Mus beholder minner etter å ha mistet halvparten av hjerneforbindelsene

Langtidsminner avhenger kanskje ikke av styrken til enkelte forbindelser mellom nevroner, slik nevroforskere lenge har trodd. I stedet ser det ut til at minner overlever gjennom robuste klynger av synaptisk arkitektur. Dette ble avdekket ved å sette mus i kunstig dvale og observere at mer enn halvparten av hjerneforbindelsene deres forsvant mens minnene forble intakte.

Studien, som ble publisert torsdag i tidsskriftet Science, ble ledet av forskere ved Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) i Japan. Den gir et nytt rammeverk for å forstå hvordan hjernen holder på informasjon selv når den fysiske strukturen endrer seg dramatisk.livescience+2

Dvale som en naturlig stresstest

Forskerteamet, ledet av Kazumasa Tanaka ved OISTs Memory Research Unit, trente mus til å knytte et bestemt miljø til et mildt støt i pote og til å navigere i en labyrint for å finne mat. Deretter induserte de kunstig dvale ved å aktivere et sett med hypothalamusnevroner identifisert i tidligere arbeid, noe som utløste et raskt fall i metabolsk aktivitet og kroppstemperatur.livescience

Innen 30 minutter begynte hjernen å fjerne synapser. Innen 24 timer var mer enn halvparten av de hippocampale synapsene, forbindelsene som er avgjørende for minnet, borte. Likevel, da musene våknet, stivnet de til i miljøet der de hadde fått støt og navigerte i labyrinten like lett som før. Dette viste en fullstendig intakt hukommelse.news-medical+2

"Når man sammenligner dyrene med eller uten dvale, er atferden deres ikke annerledes i det hele tatt," sa Tanaka til Live Science.livescience

Klynger, ikke enkelte forbindelser

Et sentralt prinsipp innen nevrovitenskap slår fast at minner dannes når enkeltsynapser blir sterkere gjennom en prosess kalt langtidspotensiering. De nye funnene bestrider ikke at denne mekanismen er avgjørende for å danne minner, men tyder på at det kanskje ikke er den som holder dem i live over tid.news-medical+1

Da forskerne sammenlignet dvalemus med en annen gruppe der synapsene ble forstyrret ved hjelp av bedøvelse og en kjemisk blokker, mistet de bedøvede musene minnene sine, mens dvalemusene ikke gjorde det. Forskjellen: I dvalehjerner ble romlig klyngede grupper av synapser mellom minnekodende nevroner selektivt bevart, mens ikke-klyngede forbindelser ble fjernet.genengnews+1

"Dette tyder på at for langtidshukommelsen er det bare bestemte klynger av synapser som betyr noe. Resten kan være unødvendig," sa Tanaka i en pressemelding fra OIST.oist+1

Betydning utover nevrovitenskap

Funnene føyer seg inn i rekken av bevis på at de fysiske sporene etter minner i hjernen er langt mer dynamiske enn man en gang trodde. I stedet for en fast krets ser minnet ut til å hvile på en topologisk organisering av høyere orden: et tilkoblingsmønster som kan overleve selv når enkelte komponenter går tapt.eurekalert+1

Tanaka bemerket at forskningen også kan gi innsikt i hvordan ingeniører designer datalagringssystemer i datamaskiner. Teamet hans arbeider nå med å karakterisere disse synaptiske klyngene på et molekylært nivå og å forstå hvordan hjernen selektivt skåner dem under den omfattende omstruktureringen i dvalen.livescience

"Med denne studien," sa Tanaka, "har vi nettopp åpnet en ny dør for å ta fatt på dette problemet."livescience