大脑的“不确定性”区如何帮助存储内存吗

大脑皮层是大脑的最大、最复杂的部分,长期以来被认为是最终的长期记忆存放地点。但过去的事件和经历的痕迹是如何放下?弗莱堡大学医学院研究人员由博士教授。约翰内斯Letzkus马克斯普朗克研究所的大脑研究已经发现,一个很少被研究的大脑区域,“带不确定性”或“桑娜incerta”,与大脑皮层在非传统的方法来快速控制记忆形成。他们的工作提供了第一个功能分析的远程信息处理在大脑皮层抑制形状。信号识别研究中可能的关键不仅记忆,也为一些额外的大脑功能,如注意力。结果刚刚发表在《华尔街日报》神经元。

“自上而下”信号研究的核心

记忆是大脑的一个最基本的功能,使人们能够从经验中学习并记住过去。此外,机械的理解记忆影响的范围可以从内存和焦虑症的治疗发展的人工智能和高效的硬件和软件设计。形成记忆,大脑必须从环境中感觉“自下而上”的信号之间的联系和内部生成的“自上而下”的信号,传达信息过去的经验和当前的目标。这些自上而下的信号是当前研究的焦点。

近年来,研究人员已经开始识别这种自上而下的投影系统,所有这些都有许多共同的特点:他们通过突触激发信号,大脑皮层区域之间发送信息的标准方式,他们也表现出一个共同的记忆编码机制。刺激与学相关性产生一种强烈的反应在这些系统中,表明这种积极增强作用是一个拼图的记忆痕迹。

影响网络功能

与这些系统、远程抑制性通路更稀疏的,人数不多,但是越来越多的证据表明,他们仍然可以对网络的影响,都是出人意料的强劲的功能和行为,”约翰Letzkus博士教授说,弗莱堡大学的教授和马克斯普朗克研究所的研究小组前领导人的大脑。“我们出发来确定输入可能存在于大脑皮层,如果是这样,如何独特有助于记忆。”

博士。安娜·施罗德、该研究的第一作者和Letzkus实验室的博士后研究员,他决定专注于主要抑制丘脑核,桑娜incerta,来解决这个问题。虽然这个大脑区域的功能顾名思义,一样让人摸不着她的初步结果表明,带incerta发送抑制预测选择性地刺激活动区域的大脑皮层对于学习非常重要。在她努力学习可塑性在这个系统在所有阶段的学习,她实现了一个创新的方法,允许跟踪个人的反应带incerta突触在大脑皮层,期间和之后的学习模式。

活动期间再分配学习

“结果是惊人的,”施罗德回忆说。“尽管大约一半的突触发达强大的学习期间积极回应,另一半做的恰恰相反。实际上,我们观察到的是这样一个完整的重新分配系统中抑制由于学习。“这说明带incerta突触编码经验在一个独特的,双向的时尚。这是特别清楚当科学家们比较可塑性的大小获得记忆的强度。他们发现了一个正相关,这表明带incerta预测编码学相关性的感官刺激。

在不同的实验中,施罗德发现沉默这些预测在学习阶段损害以后记忆痕迹,表明双向可塑性发生在这些预测需要学习。她还发现,这些抑制预测优先与其他抑制性神经元在大脑皮层形成功能连接,实际上形成了一个远程disinhibitory电路。“这带的连接意味着一个激活incerta应该导致皮层的净励磁回路,”施罗德说。“然而,结合抑制的再分配,我们看到有学习表明这个途径可能更富有计算影响皮层处理”。

刺激的变化表示

科学家们特别感兴趣的人口带incerta突触显示消极的增强作用,为这种类型的可塑性以前从未被观察到以前的自上而下的兴奋性途径研究。他们觉得计算方法可能在这些独特的反应如何发展提供了宝贵的经验。进一步分析博士与教授的实验室合作。亨宁Sprekeler柏林技术大学和他的团队发现,值得注意的是,这些消极反应的主要驱动力变化刺激表示,发生在学习本身。

此外,带incerta是很少的地区往往针对脑深部电刺激在人类帕金森病人,开放一个有趣的可能性转化工作在未来。“最终,这项研究也希望激励其他研究人员继续探索长期抑制的作用在调节皮层功能,来自zona incerta和另外,有待确定的来源,“Letzkus说。

参考:施罗德,当然喽MB, Keijser J, et al .抑制自上而下的预测从带incerta调解皮层的记忆。神经元。2023;0 (0)。doi:10.1016 / j.neuron.2022.12.010

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