Wie die Rückkehr zu einem früheren Zusammenhang kurz steigert das Gedächtnis

Ob es die angenehme Erfahrung der Rückkehr in die kindheit zu Hause über die Feiertage oder das Unbehagen der erneuten Besuch einer Website, die erwies sich als unangenehm, oft finden wir, wenn wir wieder in einem Kontext, in dem eine episode ersten passiert ist, spezifische und lebendige Erinnerungen kommen überschwemmungen zurück. In einer neuen Studie in Neuron, Wissenschaftler MIT Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis Bericht die Entdeckung eines Mechanismus, der das Gehirn beschäftigen, um dieses Phänomen auftreten.

„Angenommen, Sie fahren nach Hause in den Abend und auch eine schöne orange Dämmerung in den Himmel, das erinnert Sie an den großen Urlaub, den Sie hatte ein paar Sommern vor bei einer Karibik-Insel,“ sagte Studie leitende Autor Susumu Tonegawa-Servos, Picower Professor of Neuroscience am MIT. „Dieser erste erinnern konnte, einen Allgemeinen Rückruf der Ferien. Aber Momente später, erhalten Sie möglicherweise daran erinnert, details bestimmter Ereignisse oder Situationen, die stattgefunden haben während der Ferien die Sie hatte nicht darüber nachgedacht.“

Das Herz, die zweite Phase erinnern, wo spezifische details werden plötzlich lebhaft zur Verfügung stehen, ist eine Veränderung der elektrischen Erregbarkeit von „Engramm-Zellen“ oder das ensemble von Neuronen, die zusammen kodiert Speicher durch die spezifische Struktur Ihrer Verbindung. In der neuen Studie, Tonegawa-Servos s lab der Leitung von postdoc Michele Pignatelli und ehemaliges Mitglied Tomas Ryan, jetzt am Trinity College in Dublin, zeigte, dass nach Mäusen bildeten einen Speicher-in einen Kontext, der Engramm-Zellen-Codierung, dass der Speicher in einer Hirnregion namens hippocampus würden vorübergehend sehr viel mehr elektrisch erregbar, wenn die Mäuse wieder in den gleichen Kontext wieder. So zum Beispiel, wenn Sie bekamen einen kleinen Schock in einem bestimmten Kontext einen Tag, dann wird das Engramm-Zellen wäre viel mehr begeistert für etwa eine Stunde, nachdem Sie gelegt wurden wieder im selben Rahmen am nächsten Tag.

Die spezifische Veränderung in der Engramm-Zellen elektrische Eigenschaften hat einige direkte Auswirkungen auf lernen und Verhalten, dass war nicht geschätzt vor. Wichtig ist, während dieser Stunde nach der Rückkehr zum ursprünglichen Kontext, weil die Engramme‘ erhöhte Erregbarkeit, Mäusen bewiesen, besser in der Lage zu lernen, von einem Schock in diesem Zusammenhang und besser in der Lage zu unterscheiden, und unterschiedliche Kontexte, selbst wenn Sie gemeinsam einige ähnliche Hinweise. Die Zunahme der Erregbarkeit daher dürfen Sie beide zu lernen, Orte zu meiden, wo Gefahr geschah vor kurzem und weiterhin Funktion in der Regel an Orten, die zufällig einige ähnlichkeit irrelevant. Und da der Effekt nur von kurzer Dauer war, dauerte es nicht, Sie dazu zwingen zu bleiben, übermäßig abgestimmt für sehr lange.

„Die Kurzfristige Reaktivierung erhöht die zukünftige Fähigkeit Anerkennung von bestimmten cues,“ Pignatelli und Tonegawa-Servos-team schrieb. „Engramm-Zell-Erregbarkeit kann entscheidend sein für das überleben durch die Erleichterung schnelle adaptive Verhalten, ohne dauerhaft zu verändern, die grundlegende Natur der lange-Begriff Engramm.“

Tonegawa-Servos hinzu, dass „während das überleben interpretation kann eine evolutionäre Ursprung dieser multi-Schritt episodischen Gedächtnis“, die es wahrscheinlich auch für positive episodische Erinnerungen, wie der Urlaub Sonnenuntergang erleben, nur so viel.

Freilegen Erregbarkeit

Mit Methoden haben Sie entwickelt, um label-spezifische Engramme, die das team zunächst untersucht, was passiert, wenn die Mäuse wieder auf den Kontext an, in dem Sie zuvor bildeten Sie eine neue Speicherkarte ein. Sie fanden heraus, dass fünf Minuten nach Mäusen wurden wieder ausgesetzt, um den Kontext, der Engramm-Zellen im gyrus dentatus des hippocampus wurden mehr elektrisch erregbar als bei Mäusen, die hatte schon wieder ausgesetzt drei Stunden vor oder bei Mäusen, die nicht wieder ausgesetzt bei allen. Nachfolgende Experimente zeigten, dass die zusätzliche Erregbarkeit dauerte eine Stunde nach dem re-exposure vor schwindenden keine Differenz von zwei Stunden.

Der Befund veranlasste die Wissenschaftler, zu untersuchen, welcher Anteil für die änderung. Die Prüfung der Engramm-Zellen zeigte, dass, wenn Sie waren begeistert, Sie äußerten weniger „inward rectifier“ Kanäle für Kalium-Ionen auf Ihrer Oberfläche.

Inzwischen, wenn Sie chemisch beeinträchtigt die Proteinsynthese, den Sie fanden, konnten Sie verhindern, dass die Erregbarkeit wieder zurück auf ein normales Niveau nach einer Stunde. Auch, wenn das induzierte zusätzliche oberflächenexpression der Ionenkanäle, Sie verhindert re-Exposition zu einem Kontext von steigenden Erregbarkeit. Zusammen genommen, deren Ergebnisse zeigten, dass die verringerte expression des Kalium-Ionen-Kanäle bewirkt, dass die Erregbarkeit erhöhen und protein-Synthese endet es (nach etwa einer Stunde).

Verhaltens-Batterie

Zu verstehen, die Auswirkungen der zusätzlichen Aufregung auf das Verhalten der team-Experimente durchgeführt, getestet, dessen Wirkung auf die beiden wichtigsten Strategien der Gedächtnis: Muster der Trennung, in denen das Gehirn unterscheidet zwischen cues und Muster Abschluss, in dem das Gehirn extrapoliert aus den verfügbaren cues.

Um zu testen, Trennung, müssen Sie zunächst trainiert die Mäuse, indem Sie Ihnen einen kleinen Schock, während an einem bestimmten Ort (Kontext). Sie nächsten Tag wieder ausgesetzt zwei Gruppen von Mäusen auf den Kontext Ein (erhöhen Engramm Erregbarkeit), aber Links eine Dritte Gruppe, die aus dem Kontext Einer als unaufgeregt Steuern. Am nächsten Tag legten Sie alle die Mäuse einen neuen Kontext, teilten einige von cues hatte aber auch noch andere (Kontext AB). Einige der Mäuse, zurück in den Kontext eingetragen Kontext AB, nach fünf Minuten, während andere trat nach drei Stunden.

Also, was ist passiert? Die Mäuse, die nicht gehen zurück auf allen und den Mäusen, die hatte drei Stunden zwischen A und AB jeder erstarrte in Furcht AB, als ob Sie nicht wissen konnten, waren Sie nicht wieder in Ein (wo Sie erlebt einen Schock, am Tag vor). Die Mäuse, die ging AB nur fünf Minuten, nachdem er in Einem nicht einfrieren, bis in AB. Auch innerhalb der Stunde erhöhten Engramm Erregbarkeit, Sie könnte sagen, der Unterschied zwischen A und AB.

Am ersten Tag der pattern completion test, die Forscher Gaben drei verschiedenen Gruppen von Mäusen über 10 Minuten zu erkunden, einen Kontext (Kontext A). Sie nächsten Tag kehrten Sie alle drei Gruppen in Kontext A. Die Kontrollgruppe bekam einen kleinen Schock und wurden sofort entfernt. Die zweite und Dritte Gruppe bekam jeder verbringen 3 Minuten re-Erkundung Kontext A. Die zweite Gruppe kehrte dann wieder fünf Minuten später für einen milden Schock und die Dritte Gruppe kehrte drei Stunden später zu bekommen, ist ein Schock.

Am 3. Tag alle drei Gruppen wurden zurückgegeben Kontext A. Die Kontrolle der Maus, und diejenigen, die die Schock-drei Stunden nach der re-Exposition wurden jeweils viel weniger wahrscheinlich, um zu erstarren, als die Mäuse, die bekommen Ihren Schock innerhalb von fünf Minuten re-Exposition. Sie waren klar besser auf, wieder in A.

Die Wissenschaftler vermuten, dass die Art und Weise der verstärkten Erregbarkeit schärft Speicher, indem Sie die Engramm-Zellen empfindlicher auf den unteren Ebenen von input, von Ihren verbindungen mit anderen Neuronen oder Synapsen. Im weiteren schaltungen, die eine Verbindung herstellen Gedächtnis und Verhalten, Sie sind relais, die handeln können, sogar mit weniger Informationen.