Большинство воспоминания исчезают в течение нескольких дней или недель, а некоторые сохраняются в течение нескольких месяцев, лет или даже на всю жизнь. Что позволяет определенным опытом, чтобы оставить длительный след в наших нейронных цепей? Это извечный вопрос в нейробиологии, которая никогда не была решена, но новые улики указывают на удивительно новый ответ.
В исследовании, опубликованном 10 февраля, 2020 в природе Неврология, Калифорнийском университете в Сан-Франциско ученые обнаружили, что мыши быстро выучить боязливый ответ на ситуации, воспринимаемые как угроза, но такой условный рефлекс, чтобы стать длительным требуется клеткам мозга для увеличения количества изоляционный материал, который называется миелин, который может способствовать укреплению и стабилизации новообразованных нейронных связей.
По словам исследователей Калифорнийского университета, продолжал исследования на эту роль миелина в обучении может однажды привести к новым методам лечения недугов, таких как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), в которых нежелательные, навязчивые воспоминания постоянно извлекать, потому что они так сильно закодирована в мозге.
«Мы считаем, что единый, краткая страх-опыт обучения может вызвать долговременные изменения в миелинизации и связанные нейрофизиологические изменения в мозге, которые могут быть обнаружены даже спустя месяц», — сказал автор исследования Мазен Kheirbek, к. м. н., ассистент профессора в отделе психиатрии и член Калифорнийского университета Вайля институт нейронаук.
«Исследуя роль новых формирование миелина в адаптивное и неадаптивное обучение является важной возможностью как для понимания фундаментальных механизмов обучения и памяти, а также для выявления новых мишеней для лечения настроения и тревожных расстройств», — сказал он.
Kheirbek, чьи исследования в Калифорнии специализируется на нейронных цепей, которые создают настроение и тревожность, связанные с поведением, совместно контролируемого исследования с Джона Чана, кандидат медицинских наук, член Института Вайля и Дебби и Энди Rachleff уважаемого профессора в отделе неврологии, чьи исследования сосредоточены на том, как мозг создает миелина и почему он распадается в рассеянный склероз (РС).
Все больше доказательств, что миелин играет роль в обучении
Миелин образуется во время раннего развития клеток головного мозга, называемых олигодендроцитами, которые рядятся в сотни раз вокруг ветвление аксонов, исходящих от ряда ключевых нейронов. Это образует толстую оболочку из белка и жира, который действует как изолятор вокруг электрический кабель, укрепления и ускорения электрических сигналов в нервных проводящих путей, которые соединяют одного нейрона к другому.
Этот утеплитель особенно важно для загруженных информацией мозга магистралей, как высокоскоростной нервных волокон, которые могут продлить трех футов или больше, давая ваш мозг почти мгновенные команды над мышцами вашего тела. Повреждения миелина и связанная с ним потеря мышечного контроля являются отличительными чертами МС, но сравнительно мало внимания уделяется возможности того, что миелин также может претерпевать динамические изменения в здорового взрослого мозга.
Однако, в последние несколько лет ученые обнаружили новый миелинизации формировании в головном мозге во время длительного обучения, а конкретно автотранспортными обучения (мышей обучения для работы на сложных колес, например) и пространственное обучение (мышь учится находить свой путь обратно в определенном месте, в лабиринте).
Ученые знали в течение десятилетий, что обучение изначально зависит от способности мозга перемонтировать себя за счет формирования новых связей между нейронами. Эти исследования представляют доказательства того, что способность миелина, чтобы укрепить и сохранить эти новые соединения могут определить, что делает определенные воспоминания палку.
Надежные Миелина Может Стабилизировать Постоянные Воспоминания
Новое исследование берет эти выводы на шаг вперед, показывая, что изменения в миелиновой играют важнейшую роль не только в физических движениях животных, но и в лежачем длительные эмоциональные воспоминания.
Когда мыши получали слабый электрический удар ногой в кондиционной камеры с различными контекстные подсказки, они быстро научились ассоциировать шоке с этого конкретного контекста: когда они позже вернулись к той же камере, они замерзают, даже при отсутствии шока. Это трактуется как поведенческое выражение вспомнил страх.
В своем новом исследовании, исследователи из Калифорнийского университета определили, что приобретая памяти ноги током в этом случае сопровождается усилением образования миелина в медиальной префронтальной коре, которая является важным регионом мозга для формирования долгосрочных воспоминаний.
Чтобы проверить, является ли этот новый миелин требовалось для животных, чтобы узнать, исследователи повторили эксперимент с мышами, генетически спроектирован, чтобы быть не в состоянии сформировать новый миелин. Эти мыши сначала замерла в кондиционной камеры, но в отличие от нормальных мышей, их страх, казалось, исчезают примерно через месяц. Исследователи пришли к выводу, что новое образование миелина не нужен для начального обучения, но играет определенную роль в укреплении и поддержании долгосрочных страх воспоминаний.
Потому что миелин действует, чтобы увеличить скорость и эффективность сигналов, проходящих вдоль аксонов, миелинизации изменения могут влиять на существенные закономерности электрических сигналов в нейронных сетях. В своем новом исследовании ученые обнаружили, что теряют способность к образованию новый миелин произведен долговременные изменения в активности нейронов в префронтальной коре головного мозга мыши.
Симон Пан, аспирант Калифорнийского университета. наук/PhD и первый автор новой природы Неврология исследование, концептуализации и инициатором междисциплинарного проекта между Тян и Kheirbek лаборатории.
«Это исследование является важным шагом вперед в нашем понимании того, как мозг моделирует себя в ответ на опыт», — сказал Пан. «Кардинал собственность миелина является его стабильность, которая однозначно позиционирует его для поддержки прочный, даже пожизненное, воспоминания у людей, мышей и других животных».
Понимание миелина пластичности могло бы помочь в лечении ПТСР
В одном эксперименте, исследователи Калифорнийского университета обнаружили, что мыши сначала обрабатывают антигистаминные clemastine фумарат, потенциальный МС терапии выявленных Чан в 2014 году, который работает за счет увеличения производства миелина, показали необычно надежной долгосрочной напомним, обусловленной страхом памяти.
Исследования соавторов отметить, что магнитно-резонансная томография (МРТ) ветеранов боевых действий с ПТСР свидетельствует о том, что они увеличили содержание миелина в мозге, гиппокампе, области, связанный с консолидацией опытом, передавая их из краткосрочной и долгосрочной памяти.
«Это повышает вероятность того, что аберрантные миелинизации может быть вовлечен в патофизиологию ПТСР», — сказал Kheirbek. «Интенсивный страх реакций, наблюдаемых у пациентов с ПТСР, могут быть сопоставимы с повышенной реакции страха выставлены на clemastine-обработанных мышей с повышенной миелинизации. Миелин пластичности может быть полезным для квалифицированного обучения, такие как игра на фортепиано или вспоминая места, но также губительно, если оно ведет к стойким, слишком обобщать боятся ответных действий в повседневных ситуациях».
Добавил Чен, «мы сейчас видим, что процесс олигодендроцитов поколения и миелинизации может быть достаточно динамичной в нормальном взрослом мозге. Это форма из пластика, которая реагирует на опыт и что вызывает продолжительные изменения. Это совсем недавняя концепция, что мы в первые дни знакомства».