Η μνήμη εργασίας βασίζεται σε αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις σε όλο τον εγκέφαλο

Περίληψη: Οι ερευνητές αποδεικνύουν πώς η οπτική μνήμη εργασίας διατηρείται σε διασυνδεδεμένες περιοχές του εγκεφάλου σε ποντίκια.

πηγή: Κέντρο υποδοχής του Sainsbury

Πώς θυμάται ο εγκέφαλος έναν αριθμό τηλεφώνου πριν καλέσει; Η μνήμη εργασίας είναι ένα ουσιαστικό συστατικό της γνωστικής λειτουργίας, καθώς επιτρέπει στον εγκέφαλο να θυμάται προσωρινά πληροφορίες και να τις χρησιμοποιεί για να κατευθύνει τη μελλοντική συμπεριφορά.

Ενώ αρκετές προηγούμενες μελέτες έχουν αποκαλύψει τη συμμετοχή πολλών περιοχών του εγκεφάλου, δεν είναι ακόμη σαφές πώς αυτές οι πολλαπλές περιοχές αλληλεπιδρούν για να αναπαραστήσουν και να διατηρήσουν τη μνήμη εργασίας.

Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο ιδιοσυγκρασία φύσηΟι νευροεπιστήμονες στο Sainsbury Wellcome του UCL διερεύνησαν τις αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις μεταξύ δύο περιοχών του εγκεφάλου που ευθύνονται για την οπτική λειτουργική μνήμη σε ποντίκια.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η συνδεσιμότητα μεταξύ αυτών των δύο θέσεων μνήμης εργασίας, του βρεγματικού φλοιού και του προκινητικού φλοιού, εξαρτιόταν από κοινού από στιγμιαίες χρονικές κλίμακες.

«Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι μνήμης εργασίας και τα τελευταία 40 χρόνια, οι επιστήμονες προσπάθησαν να καταλάβουν πώς αναπαρίστανται στον εγκέφαλο.

είπε ο Δρ Ivan Voitov, ερευνητής στο εργαστήριο Mrsic-Flogel και πρώτος συγγραφέας της εργασίας.

Για να ξεπεράσουν αυτήν την πρόκληση, οι ερευνητές του SWC συνέκριναν μια εργασία που βασίζεται στη μνήμη εργασίας με μια απλούστερη εργασία που δεν βασίζεται στη μνήμη εργασίας. Στην εργασία της μνήμης εργασίας, στους αρουραίους δόθηκε ένα αισθητηριακό ερέθισμα ακολουθούμενο από μια καθυστέρηση και στη συνέχεια έπρεπε να ταιριάξουν το επόμενο ερέθισμα με το ερέθισμα που είδαν πριν από την καθυστέρηση.

Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια της περιόδου καθυστέρησης, τα ποντίκια χρειάζονταν μια αναπαράσταση στη μνήμη εργασίας τους του πρώτου ερεθίσματος για να επιτύχουν στην εργασία και να λάβουν μια ανταμοιβή. Αντίθετα, στην εργασία ανεξάρτητη από τη μνήμη εργασίας, η απόφαση που έλαβαν οι αρουραίοι σχετικά με το δευτερεύον ερέθισμα δεν είχε σχέση με το πρώτο ερέθισμα.

Συγκρίνοντας αυτές τις δύο εργασίες, οι ερευνητές μπόρεσαν να σημειώσουν το τμήμα της νευρικής δραστηριότητας που βασιζόταν στη μνήμη εργασίας και όχι στην κανονική δραστηριότητα που σχετιζόταν μόνο με το περιβάλλον εργασίας.

Βρήκαν ότι το μεγαλύτερο μέρος της νευρωνικής δραστηριότητας δεν είχε σχέση με τη μνήμη εργασίας και, αντίθετα, οι αναπαραστάσεις της λειτουργικής μνήμης συμπεριλήφθηκαν σε μοτίβα δραστηριότητας «υψηλών διαστάσεων», που σημαίνει ότι μόνο μικρές διακυμάνσεις γύρω από τη μέση πυροδότηση μεμονωμένων κυττάρων έφεραν μαζί πληροφορίες μνήμης εργασίας.

Για να κατανοήσουν πώς αυτές οι αναπαραστάσεις διατηρούνται στον εγκέφαλο, οι νευροεπιστήμονες χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται οπτογενετική για να σωπάσουν επιλεκτικά μέρη του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της περιόδου καθυστέρησης και παρατήρησαν διαταραχή αυτού που θυμόντουσαν τα ποντίκια.

Είναι ενδιαφέρον ότι διαπίστωσαν ότι η σίγαση των αναπαραστάσεων της λειτουργικής μνήμης είτε στις βρεγματικές ή μετωπιαίο κινητικές περιοχές του φλοιού είχε ως αποτέλεσμα παρόμοια ελλείμματα στην ικανότητα των αρουραίων να θυμούνται το προηγούμενο ερέθισμα, υπονοώντας ότι αυτές οι αναπαραστάσεις εξαρτώνται στιγμιαία η μία από την άλλη κατά τη διάρκεια της καθυστέρησης.

Για να ελέγξουν αυτή την υπόθεση, οι ερευνητές απενεργοποίησαν μια περιοχή ενώ κατέγραφαν δραστηριότητα που της εστάλη από την άλλη περιοχή. Όταν ο βρεγματικός φλοιός διαταράχθηκε, η δραστηριότητα που παρέχεται από τον φλοιό στον βρεγματικό φλοιό παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητη όσον αφορά τη μέση δραστηριότητα.

Ωστόσο, η αναπαράσταση της δραστηριότητας της μνήμης εργασίας απενεργοποιήθηκε ειδικά. Αυτό ίσχυε επίσης στο αντίστροφο πείραμα, όταν διέκοψαν τον κινητικό φλοιό και κοίταξαν τον βρεγματικό φλοιό και παρατήρησαν επίσης μια διαταραχή της επικοινωνίας του φλοιού και του φλοιού που σχετίζεται με τη μνήμη εργασίας.

«Με την καταγραφή και την επεξεργασία από μακροπρόθεσμα κυκλώματα στον εγκεφαλικό φλοιό, ανακαλύψαμε ότι η εργαζόμενη μνήμη βρίσκεται σε συνεξαρτώμενα μοτίβα δραστηριότητας σε διασυνδεδεμένες φλοιώδεις περιοχές, διατηρώντας έτσι τη μνήμη εργασίας μέσω της άμεσης αμοιβαίας επικοινωνίας», δήλωσε ο καθηγητής Tom Mersic-Flugel. . D., διευθυντής του Sainsbury Wellcome Center και συν-συγγραφέας της εργασίας.

Το επόμενο βήμα των ερευνητών είναι να αναζητήσουν πρότυπα δραστηριότητας κοινά σε αυτές τις περιοχές. Σκοπεύουν επίσης να μελετήσουν πιο σύνθετες εργασίες μνήμης εργασίας που διαμορφώνουν τις συγκεκριμένες πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη εργασίας καθώς και τη δύναμή της.

Για το σκοπό αυτό, οι νευροεπιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν παρεμβολείς διασποράς που περιέχουν αισθητηριακές πληροφορίες για να προκαταλάβουν αυτό που το ποντίκι πιστεύει ότι είναι ο επόμενος στόχος. Αυτά τα πειράματα θα τους επιτρέψουν να αναπτύξουν μια πιο ακριβή κατανόηση των αναπαραστάσεων της λειτουργικής μνήμης.

Χρηματοδότηση: Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Wellcome Trust, το Ίδρυμα Γκάτσμπι και το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας.

δείτε επίσης

Σχετικά με αυτά τα νέα έρευνας μνήμης

συγγραφέας: April Cashin Garbutt
πηγή: Κέντρο υποδοχής του Sainsbury
Επικοινωνία: April Cashin Garbutt – Sainsbury’s Welcome Center
εικόνα: Η εικόνα είναι δημόσια

αρχική αναζήτηση: ανοιχτή πρόσβαση.
“Οι βρόχοι ανατροφοδότησης του φλοιού συνδέουν κατανεμημένες αναπαραστάσεις της μνήμης εργασίαςΑπό τους Ivan Voitov et al. ιδιοσυγκρασία φύση

Περίληψη

Οι βρόχοι ανατροφοδότησης του φλοιού συνδέουν κατανεμημένες αναπαραστάσεις της μνήμης εργασίας

Η εργαζόμενη μνήμη – η ικανότητα του εγκεφάλου να λαμβάνει πληροφορίες και να τις χρησιμοποιεί με ευελιξία για να κατευθύνει τη συμπεριφορά – είναι βασικό συστατικό της γνωστικής λειτουργίας. Αν και η δραστηριότητα που σχετίζεται με τη μνήμη εργασίας έχει παρατηρηθεί σε πολλές περιοχές του εγκεφάλου, ο τρόπος με τον οποίο οι νευρικοί πληθυσμοί αντιπροσωπεύουν πραγματικά τη μνήμη εργασίας και οι μηχανισμοί με τους οποίους διατηρείται αυτή η δραστηριότητα παραμένουν ασαφείς.

Εδώ περιγράφουμε τη νευρωνική εκτέλεση της οπτικής μνήμης εργασίας σε αρουραίους ως εναλλασσόμενη μεταξύ μιας εργασίας καθυστερημένης αντιστοίχισης χωρίς δείγμα και μιας απλής εργασίας διάκρισης που δεν απαιτεί μνήμη εργασίας αλλά έχει τα ίδια στατιστικά ερεθίσματος, κίνησης και ανταμοιβής.

Οι παροδικές οπτογενετικές διαταραχές αποκάλυψαν ότι οι κατανεμημένες περιοχές του νεοφλοιού απαιτούνταν επιλεκτικά για τη διατήρηση της μνήμης εργασίας. Η πληθυσμιακή δραστηριότητα στην οπτική περιοχή ΑΜ και στην περιοχή κινητήρα Μ2 κατά την περίοδο καθυστέρησης κυριαρχούνταν από δομημένη δυναμική χαμηλών διαστάσεων, ωστόσο, η οποία ήταν ανεξάρτητη από τη μνήμη εργασίας.

Αντίθετα, οι αναπαραστάσεις της εργαζόμενης μνήμης συμπεριλήφθηκαν στη δραστηριότητα του πληθυσμού υψηλών διαστάσεων, που υπάρχει και στις δύο περιοχές του φλοιού, και παρέμειναν σε όλη την καθυστέρηση μεταξύ του ερεθίσματος και των αναμενόμενων συμπεριφορικών αποκρίσεων κατά τη διάρκεια της εργασίας της μνήμης εργασίας.

Για να ελέγξουμε εάν η κατανεμημένη φύση της λειτουργικής μνήμης εξαρτάται από τις αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των περιοχών του φλοιού, βάλαμε σε σίγαση τη μία περιοχή του φλοιού (AM ή M2) ενώ καταγράφουμε την ανάδραση που έλαβε από την άλλη.

Η παροδική διακοπή οποιασδήποτε περιοχής διακόπτει επιλεκτικά τη διαπεριφερειακή επικοινωνία της μνήμης εργασίας. Επομένως, οι αμοιβαία συσχετισμένες περιοχές διατηρούν αναπαραστάσεις υψηλών διαστάσεων που σχετίζονται με τη μνήμη εργασίας.