Hiiret säilyttävät muistonsa, vaikka puolet aivokytkennöistä katoaa

Pitkäkestoiset muistot eivät välttämättä ole riippuvaisia hermosolujen välisten yksittäisten kytkentöjen voimasta, kuten aivotutkijat ovat pitkään uskoneet. Sen sijaan muistot näyttävät säilyvän synaptisen arkkitehtuurin kestävien ryppäiden avulla. Tämä löydös paljastui, kun hiiret vaivutettiin keinotekoiseen horrokseen ja tutkijat seurasivat, kuinka yli puolet niiden aivokytkennöistä katosi muistojen pysyessä silti ennallaan.

Torstaina Science-lehdessä julkaistua tutkimusta johtivat Okinawan tiede- ja teknologiainstituutin (OIST) tutkijat Japanissa. Se tarjoaa uuden viitekehyksen sen ymmärtämiseen, miten aivot säilyttävät tietoa silloinkin, kun niiden fyysinen rakenne muuttuu huomattavasti.livescience+2

Horros luonnollisena rasitustestinä

OIST:n muistitutkimusyksikön Kazumasa Tanakan johtama tutkimusryhmä opetti hiiret yhdistämään tietyn ympäristön lievään jalkasähköiskuun ja liikkumaan sokkelossa ruoan löytämiseksi. Sen jälkeen he aiheuttivat keinotekoisen horroksen aktivoimalla aiemmissa tutkimuksissa tunnistettuja hypotalamuksen hermosoluja, mikä käynnisti aineenvaihdunnan ja ruumiinlämmön nopean laskun.livescience

Aivot alkoivat poistaa synapseja jo 30 minuutissa. Yli puolet hippokampuksen synapseista, muistille kriittisistä kytkennöistä, oli kadonnut 24 tunnissa. Kun hiiret heräsivät, ne kuitenkin jähmettyivät paikoilleen ympäristössä, jossa ne olivat saaneet sähköiskun, ja suunnistivat sokkelossa yhtä helposti kuin aiemmin osoittaen muistin säilyneen täysin vahingoittumattomana.news-medical+2

"Kun eläimiä verrataan keskenään horroksen kanssa tai ilman sitä, niiden käyttäytymisessä ei ole mitään eroa", Tanaka kertoi Live Sciencelle.livescience

Ryppäitä, ei yksittäisiä kytkentöjä

Aivotieteen keskeinen periaate on, että muistot muotoutuvat, kun yksittäiset synapsit vahvistuvat pitkäkestoisena potentiaationa tunnetussa prosessissa. Uudet löydökset eivät kiellä sitä, etteikö tämä mekanismi olisi välttämätön muistojen muodostumiselle, mutta ne viittaavat siihen, ettei se ehkä pidä niitä yllä ajan myötä.news-medical+1

Kun tutkijat vertasivat horroksessa olleita hiiriä toiseen ryhmään, jonka synapseja häiriöitiin anestesialla ja kemiallisella salpaajalla, anestesioidut hiiret menettivät muistonsa, mutta horroksessa olleet hiiret eivät. Ero oli siinä, että horrostavissa aivoissa muistia koodaavien hermosolujen väliset alueellisesti ryhmittyneet synapsiryhmät säilyivät valikoivasti, kun taas ryhmittymättömät kytkennät karsittiin pois.genengnews+1

"Tämä viittaa siihen, että pitkäkestoisen muistin kannalta vain tietyillä synapsiryppäillä on merkitystä; loput voivat olla tarpeettomia", Tanaka sanoi OIST:n lehdistötiedotteessa.oist+1

Vaikutuksia neurotieteen ulkopuolella

Löydökset vahvistavat kasvavaa näyttöä siitä, että muistin fyysiset jäljet aivoissa ovat paljon dynaamisempia kuin aiemmin luultiin. Kiinteän piirin sijaan muisti näyttää tukeutuvan korkeamman asteen topologiseen järjestykseen: kytkentäkaavaan, joka voi säilyä hengissä silloinkin, kun yksittäisiä osia menetetään.eurekalert+1

Tanaka huomautti, että tutkimus voisi antaa tietoa myös siitä, miten insinöörit suunnittelevat tietokoneiden tallennusjärjestelmiä. Hänen tiiminsä pyrkii nyt määrittämään nämä synaptiset ryppäät molekyylitasolla ja ymmärtämään, miten aivot säästävät ne valikoivasti horroksen laajamittaisen muokkausprosessin aikana.livescience

"Tämän tutkimuksen myötä", Tanaka sanoi, "avasimme juuri uuden oven tämän ongelman ratkaisemiseksi."livescience