Neurowissenschaftler finden Speicherzellen, die uns helfen, zu interpretieren, neue Situationen
Stellen Sie sich vor Sie treffen einen Freund zum Abendessen in einem neuen restaurant. Sie können versuchen, die Gerichte, die Sie zuvor nicht hatten, und Ihre Umgebung völlig neu für Sie. Aber Ihr Gehirn weiß, dass Sie ähnliche Erfahrungen gemacht haben—, durch ein Menü, Bestellung von Vorspeisen und splurging auf nachtisch sind alle Dinge, die Sie haben wahrscheinlich getan, wenn ausgehen.
MIT Neurowissenschaftler haben jetzt identifizierten Populationen von Zellen Kodieren für jeden dieser unverwechselbaren Segmente einer Allgemeinen Erfahrung. Diese Brocken von Speicher, gespeichert in den hippocampus, werden immer dann aktiviert, wenn eine ähnliche Art von Erfahrung stattfindet, und unterscheiden sich von den neuronalen code, speichert detaillierte Erinnerungen an einem bestimmten Ort.
Die Forscher glauben, dass diese Art von „event-code“, die Sie entdeckten in einer Studie mit Mäusen, kann helfen, das Gehirn zu interpretieren, neuartige Situationen und lernen, neue Informationen durch die Verwendung der gleichen Zellen zu repräsentieren, die ähnliche Erfahrungen machen.
„Wenn Sie auf etwas neues, es gibt einige wirklich neue und Bemerkenswerte Reize, aber Sie wissen bereits einiges über das Besondere Erlebnis, denn es ist eine ähnliche Art von Erfahrung zu, was Sie bereits vor“, sagt Susumu Tonegawa-Servos, ein professor der Biologie und Neurowissenschaft am RIKEN-MIT Laboratory of Neural Circuit Genetics am MIT die Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis.
Tonegawa-Servos ist der senior-Autor der Studie, die heute in Nature Neuroscience. Chen Sun, ein MIT-student im Aufbaustudium, ist der führende Autor des Papiers. New York University graduate student Wannan Yang und Picower-Institut technischer Mitarbeiter Jared Martin sind auch Autoren des Papiers.
Codierung, Abstraktion
Es ist gut nachgewiesen, dass bestimmte Zellen im Gehirn der hippocampus darauf spezialisiert sind store Erinnerungen an bestimmten Orten. Forschung in Mäusen hat gezeigt, dass innerhalb des hippocampus, der Neuronen genannt, platzieren von Zellen auslösen, wenn die Tiere in einem bestimmten Ort, oder auch wenn Sie träumen, die Lage.
In der neuen Studie, die das MIT-team wollten prüfen, ob der hippocampus speichert auch Darstellungen abstrakter Elemente der Erinnerung. Das heißt, statt brennen, wenn Sie ein bestimmtes restaurant, ein solcher Zellen könnte encode „dessert“, egal, wo Sie gerade sind, es zu Essen.
Um diese Hypothese zu testen, haben die Forscher gemessen, die Aktivität in den Neuronen der CA1-region des hippocampus der Maus als die Mäuse immer wieder lief ein vier-Runden-Labyrinth. Am Ende jeder vierten Runde, die Mäuse erhielten eine Belohnung. Wie erwartet, fanden die Forscher platzieren von Zellen, die leuchtet, wenn die Mäuse erreichen bestimmter Punkte entlang der Strecke. Allerdings fanden die Forscher auch Gruppen von Zellen, die aktiv waren, während einer der vier Runden, aber die anderen nicht. Etwa 30 Prozent der Neuronen in der CA1 erschienen, einbezogen zu werden in die Erstellung dieser „Ereignis-code“.
„Dies gab uns die erste Ahnung, dass es neben einem code für die Raum-Zellen in der hippocampus auch care über diese diskrete Stück Erfahrung als Runde 1, oder das diskrete Stück Erfahrung als Runde 2 oder Runde 3 oder Runde 4,“ Sonne sagt.
Zur weiteren Untersuchung dieser Idee, die Forscher trainierten Mäuse laufen ein quadratisches Labyrinth auf Tag 1 und dann ein kreisförmiges Labyrinth am Tag 2, in der Sie auch eine Belohnung erhalten nach jeder vierten Runde. Sie fanden, dass der Ort der Zellen veränderten Ihre Aktivität, was die neue Umgebung. Aber die gleichen Sätze von lap-spezifische Zellen aktiviert wurden bei jeder der vier Runden, unabhängig von der Form der Spur. Die lap-Codierung der Zellen-Aktivität blieb auch konsequent Runden wurden willkürlich verkürzt oder verlängert werden.
„Auch in der neuen räumlichen Orten, die Zellen behalten noch Ihre Codierung für die Runde Zahl, was darauf hindeutet, dass die Zellen, die Codierung wurden für ein Quadrat, Runde 1 haben nun übertragen worden, um code für eine kreisförmige Runde 1,“ Sonne sagt.
Die Forscher zeigten auch, dass, wenn Sie verwendet die optogenetik zur Hemmung von sensorischen input aus einem Teil des Gehirns namens der medialen entorhinalen Kortex (MEC), lap-Codierung nicht auftreten. Sie untersuchen jetzt, welche Art von Eingabe der MEC-region zur Unterstützung des hippocampus erstellen Sie Erinnerungen, bestehend aus Brocken ein Erlebnis.
Zwei unterschiedliche codes
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass, in der Tat, jedes mal, wenn Sie Essen, ähnlich wie memory-Zellen aktiviert, egal wo oder was man isst. Die Forscher vermuten, dass der hippocampus enthält „zwei sich gegenseitig und unabhängig voneinander manipulierbar-codes,“ Sonne sagt. Man codiert die kontinuierlichen änderungen in Ort, Zeit und sensorischen input, während der andere organisiert eine umfassende Erfahrung in kleinere Stücke, die passen in die bekannten Kategorien wie vorspeise und dessert.
„Wir glauben, dass die beiden Arten von Hippocampus-codes sind nützlich, und beide sind wichtig,“ sagt Tonegawa-Servos. „Wenn wir wollen, erinnere mich an all die details von dem, was passiert in einer konkreten Erfahrung, von moment zu moment ändert, die aufgetreten ist, dann ist die kontinuierliche überwachung wirksam ist. Aber auf der anderen Seite, wenn wir mehr Erfahrung, wenn du es in Stücke, und erinnern an die abstrakte Ordnung des abstrakten Stücken, das ist effektiver, als die überwachung dieser lange Prozess der kontinuierlichen Veränderungen.“