• Tuesday June 18,2019

Doktrin Memori Sinaps Terancam?

Anonim

Dalam kertas baru yang provokatif, sekumpulan ahli biologi UCLA mengatakan bahawa teori utama tentang bagaimana ingatan disimpan di dalam otak memerlukan pemikiran semula. Tetapi adakah ia benar-benar masa untuk membuang buku teks?

Dalam kajian mereka, yang diterbitkan di Elife, penulis Shanping Chen, Diancai Cai, dan rakan-rakan mengkaji pembentukan sinaps, hubungan antara neuron. Mereka menggunakan neuron dari Aplysia, sebuah slug laut yang sistem sarafnya agak mudah popular di kalangan pakar sains dan pembelajaran memori.

Chen, Cai et al. mengambil dua neuron dari Aplysia, satu deria dan satu neuron motor, dan meletakkannya bersama dalam hidangan. Apabila diletakkan bersama-sama kedua neuron ini secara spontan mengembangkan sambungan sinaptik.

Berulang kali menambah 5HT (serotonin) ke dalam hidangan menyebabkan hubungan ini menguatkan - bentuk primitif 'pembelajaran ' dipanggil pemudahan jangka panjang (LTF). Bilangan sambungan sinaptik (disebut varicosities) antara sensorik dan motor neuron meningkat dengan pesat selepas latihan 5HT '. Ini adalah buku teks.

Perkara-perkara yang agak menarik, bagaimanapun, apabila Chen, Cai et al. mengkaji varicosities individu. Mereka mendapati bahawa 48 jam selepas sesi 5HT 'latihan', banyak varicosities baru yang telah dibentuk semasa latihan telah hilang. Malah beberapa varicosities asli, yang telah wujud sebelum latihan, juga telah hilang. Sambungan 'hilang ' ini bagaimanapun diseimbangkan oleh banyak varicosities baru, jadi jumlah bilangan sambungan tetap sama 48 jam selepas latihan.

Ini panas kerana ia menunjukkan bahawa 'memori mengesan ' tidak disimpan dalam bentuk sinapsis. Sebaliknya, ia mencadangkan bahawa neuron deria itu sendiri mempunyai ingatan tentang berapa banyak sinapsinya yang perlu dibentuk - dengan sinapsinya sebenarnya hanya ungkapan ingatan ini. Ini cukup radikal: ia adalah mengatakan bahawa lokasi ingatan tidak dalam sinapsinya, tetapi (mungkin) di dalam nukleus sel neuron presinaptik.

Chen, Cai et al. berlari beberapa eksperimen lain yang mereka katakan memberikan bukti terhadap memori berasaskan sinaps di Aplysia. Sebagai contoh, mereka melatih Aplysia untuk menjadi sensitif terhadap kejutan elektrik ringan yang berulang. Ia tahu bahawa memori ini (pemekaan jangka panjang, LTS) boleh 'dipadam ' dengan bantuan ubat yang menghalang pembentukan sinaps (inhibitor sintesis protein). Ini menghapuskan sinaps tambahan yang dianggap membentuk ingatan.

Bagaimanapun, Chen, Cai et al. menunjukkan bahawa ingatan itu tidak benar dipadamkan. Mereka mengatakan bahawa ia boleh diaktifkan semula melalui rangsangan "peringatan" (garisan hijau pada graf di bawah), yang menunjukkan bahawa memori itu tidak benar-benar hilang apabila sinaps tersebut dimusnahkan. Sebaliknya, mereka mengatakan, ingatan yang tidak sinaps mesti berterusan di dalam neuron itu sendiri.

Mereka menyimpulkan bahawa

Memori jangka panjang (LTM) dipercayai disimpan di otak sebagai perubahan dalam sambungan sinaptik.

Di sini, kami menunjukkan bahawa penyimpanan LTM dan perubahan sinaptik boleh dipisahkan.

Keputusan ini mencabar idea bahawa sinapsis yang stabil menyimpan kenangan jangka panjang.

Tetapi ada masalah besar di sini . Pasti, secara biologi masuk akal bahawa neuron dapat 'ingat ' jumlah bilangan sinapsinya yang membentuknya misalnya melalui peraturan epigenetik beberapa gen yang menggalakkan pembentukan sinaps. Itu akan menjadi sangat sejuk dan keputusan Chen, Cai et al. Adalah sangat sejuk.

Masalahnya, bagaimanapun, adalah bahawa neuron yang diberikan boleh membentuk sinapsis dengan beribu-ribu orang lain, dan perkara-perkara yang berkaitan dengannya adalah kuat dan yang lemah. Pola, bukan jumlahnya, adalah penting. Namun tidak ada mekanisme yang diketahui oleh mana neuron dapat menyimpan peta molekul 'dari hubungannya sendiri dan kekuatannya yang berbeza.

Untuk meletakkannya dengan cara yang lain, tetapi ia mudah untuk melihat bagaimana neuron boleh 'menyimpan ' pembolehubah skalar menggunakan epigenetik, ia lebih sukar untuk membayangkan bahawa ia dapat menyimpan vektor nilai.

Dalam kes Aplysia, masalah 'vektor' ini tidak benar-benar timbul, tetapi itu kerana Aplysia mempunyai sistem saraf minimalis. Sukar untuk melihat bagaimana ingatan memori Cai et al. Yang tidak boleh bersinar dapat berfungsi untuk tikus atau monyet, apalagi manusia. Penulis mengakui perkara ini:

Mekanisme penyimpanan nonsynaptic berdasarkan perubahan nuklear merujuk kepada penyelenggaraan kenangan bersekutu, terutamanya yang disebabkan oleh litar neural kompleks dalam otak mamalia, di mana neuron tertentu mungkin mempunyai 1, 000 atau 10, 000 rakan kongsi sinaptik? Kesukaran yang jelas yang dihadapi oleh mekanisme penyimpanan nuklear hipotetikal dalam otak mamalia adalah bagaimana bilangan sambungan yang sesuai dapat dikekalkan dengan cara sinaps khusus setelah pembelajaran telah berlaku.

Walau bagaimanapun, mereka tidak mempunyai jawapan untuk soalan penting ini. Berikut semua yang mereka katakan tentang bagaimana ia dapat diselesaikan:

Mungkin, ada cara yang tidak masuk akal untuk neuron untuk berkomunikasi yang memastikan kekhususan plastisitas sinaptik bersekutu dalam menghadapi labiliti ketara struktur sinaptik yang didokumenkan di sini.

Ini adalah sepenuhnya spekulatif, dan pada pendapat saya, tidak ada keperluan untuk menonjolkan mekanisme isyarat tidak sinapsik (dan di muka, tidak mungkin) antara sel-sel . Sebaliknya, ia akan menjadi lebih parah untuk mengandaikan bahawa Chen, Cai et al. telah menemui satu sistem yang dinamik untuk mengawal ketumpatan sinaps keseluruhan pada tahap sel tunggal .

Mekanisme satu sel ini mungkin cukup untuk penyimpanan memori dalam sistem saraf mudah seperti Aplysia, tetapi pada manusia proses Chen-Cai mungkin terlibat, bukan dalam memori seolah-olah, tetapi dalam skala sinaptik - fenomena yang menarik bahawa para penulis tidak berbincang, tapi saya fikir penemuan mereka dapat membantu menerangi.

Malangnya, liputan media kertas ini telah mengilhami kebimbangan ini, dibantu oleh pembebasan akhbar yang agak optimistik. Menurut media, hasil ini mungkin relevan dengan manusia dan boleh membawa harapan baru untuk pesakit demensia. Ambil contoh HuffPo ini (di mana perkataan "Aplysia" tidak berlaku sehingga perenggan # 5)

Penyelidikan baru menawarkan semangat harapan untuk pesakit pada peringkat awal Alzheimer.

Mungkin ada cara untuk kenangan hilang dipulihkan di dalam otak.

"Selagi neuron masih hidup, ingatan masih akan berada di sana, yang bermaksud anda mungkin dapat memulihkan beberapa kenangan yang hilang pada peringkat awal Alzheimer, " [penulis kanan] Glanzman berkata.

Terus terang, ini adalah lompatan raksasa yang melampaui apa yang Chen, Cai et al. sebenarnya didapati. Sehingga masalah 'vektor ' telah diselesaikan, saya tidak dapat melihat alasan untuk membuang buku teks.

Chen S, Cai D, Pearce K, Sun PY, Roberts AC, & Glanzman DL (2014). Mengembalikan semula memori jangka panjang berikutan penghapusan perilaku dan ungkapan sinaptiknya di Aplysia. eLife, 3 PMID: 25402831


Artikel Yang Menarik

 "Inbred " anjing laut gajah?

"Inbred " anjing laut gajah?

Seperti yang telah saya posting tentang penduduk yang berkesan dan pembiakan, saya fikir jawatan ini akan sesuai. Mulakan semula Membaca sedikit tentang kesambilan persengketaan dan kesesakan penduduk yang saya sampaikan pada contoh ekstrem dari meterai gajah utara. Pada akhir abad ke-19 penduduknya dikurangkan kepada kira-kira 20 individu (tidak dapat ditemui dan diasingkan di pulau Mexico)

Kerja Blogger Hari Terkenal Dunia?  Penyelidik Saintis.

Kerja Blogger Hari Terkenal Dunia? Penyelidik Saintis.

Belle de Jour, penulis terbaik yang menulis buku mengenai kehidupannya sebagai gadis panggil, mendedahkan identiti sebenarnya pada hujung minggu. Namanya Brooke Magnanti. Dr. Brooke Magnanti menjadi tepat. Ia ternyata dia seorang penyelidik kanser yang mula mengubah tipuan ketika di sekolah menengah

Dipandu, Bersedia Pergi

Dipandu, Bersedia Pergi

Setiap empat tahun kita mempunyai Sukan Olimpik, dan kita mempunyai Pilihan Raya Presiden AS. Dan saya fikir kita semua boleh bersetuju dengan satu perkara: mereka berdua membuat TV yang hebat. Oleh itu, selepas anda di AS telah keluar dan mengundi, kemudian meletus sepanjang hari bekerja, kita boleh menetap untuk melihat apa yang berlaku

Apakah Masalah Mental?

Apakah Masalah Mental?

"Kebimbangan mental" adalah istilah yang baru-baru ini menjadi popular di Britain. Ia paling kerap digunakan sebagai pengganti untuk "penyakit mental". Saya agak hairan dengan ini. Dalam jawatan ini, saya menganalisis frasa ini. Perkara pertama yang melangkaui "kesusahan mental" adalah bahawa perkataan "mental" kelihatan berlebihan

Apa yang Berlaku Apabila Galaxy memakan jirannya?

Apa yang Berlaku Apabila Galaxy memakan jirannya?

Kredit & Hak Cipta: R Jay Gabany Sisa terakhir galaksi kerdil mengelilingi galaksi spiral yang merobohkannya. Dua sungai bintang-dan mungkin perkara gelap-adalah semua yang kekal sebagai kerdil massa rendah selepas ia dibongkar oleh graviti lingkaran yang lebih besar, NGC 5907. Para ahli astronomi telah menyatakan bahawa aliran bintang-bintang seperti ini agak biasa di luar kawasan galaksi lingkaran, fenomena yang telah diperhatikan di pinggir Bima Sakti serta sekitar galaksi Andromeda yang berhampiran