Když nyní-slavný neurologického pacienta Henry Molaison měl jeho mozek hippocampus chirurgicky rozdělena k léčbě záchvatů v roce 1953, věda je chápání paměti nechtěně dostal možná jeho největší podporu vůbec. Molaison ztratil schopnost vytvářet nové vzpomínky na události, a jeho vzpomínka na cokoli, co se stalo během předchozího roku, byla vážně narušena. Jiné typy paměti, jako je učení se fyzickým dovednostem, nebyly ovlivněny, což naznačuje, že hippocampus konkrétně zpracovává vzpomínku na události-známé jako „epizodické“ vzpomínky.

Další výzkum na jiných pacientech s poškozením hipokampu potvrdil, že nedávné vzpomínky jsou více narušeny než vzdálené. Zdá se, že hippocampus poskytuje dočasné úložiště pro nové informace, zatímco jiné oblasti mohou zpracovávat dlouhodobou paměť. Události, které jsme později schopni vzpomenout zdají být použito pro více trvalé uložení v kůře (vnější vrstvy mozku odpovědné za vyšší funkce, jako je plánování a řešení problémů). V kůře tyto vzpomínky tvoří postupně, stává integrován s související informace vytvoření trvalých znalostí o nás samých a světě.

epizodické vzpomínky, které jsou určeny k dlouhodobému ukládání, se hromadí a tvoří „autobiografickou“ paměť, která je tak nezbytná pro náš smysl pro identitu. Neurovědci vědí hodně o tom, jak se v mozku vytvářejí krátkodobé vzpomínky, ale procesy, které jsou základem dlouhodobého skladování, stále nejsou dobře pochopeny.

nová studie publikovaná tento měsíc v oblasti Vědy, od neurolog Susumu Tonegawa a skupina kolegy na RIKEN–MIT Centra pro Neurální Obvod Genetika, poskytuje vhled do toho, co se děje v mozku, když dlouhodobá paměť je tvořena, s důrazem na klíčovou roli z přední části mozkové kůry. „Je to nejpodrobnější analýzy obvodů příspěvku prefrontální kůra na paměti, že máme k dnešnímu dni,“ říká neurolog Stephen Maren Texas&M University v College Station, který nebyl zapojen do práce.

nová studie z Tonegawa skupina navazuje na předchozí výzkum prokazující, že epizodické vzpomínky jsou fyzicky reprezentovány v populacích buněk v části hipokampu. V těchto studiích vědci geneticky upravili myši tak, aby určité neurony produkovaly proteiny citlivé na světlo. Elektrické a chemické aktivity v neuronech by pak mohl být aktivován nebo vypnut pulsy světla dodáno přes optický kabel implantované v každé myší lebku, technika známá jako optogenetika.

drátovým myším byl podán lék, který blokuje produkci proteinů citlivých na světlo. Užívání myši z drog povoleno buňky, které oheň, zatímco oni prozkoumat nové prostředí, aby se proteiny, účinně „značkování“ paměť pro to prostředí. Tyto skupiny buněk, známé jako paměťové „engramy“, by pak mohly být řízeny paprsky z optických vláken.

s těmito nástroji v ruce vyšetřovatelé dali myším elektrické šoky na nohy v některých svých skříních,ale ne jiné. Myši ztuhly, když byly vráceny zpět do prostředí, ve kterém byly dříve šokovány, což naznačuje “ vzpomínku na strach.“Když vědci aktivovali engramy, vyvolalo to stejnou strašnou reakci. Emocionální aspekty vzpomínky jsou uloženy odděleně, v oblasti zvané amygdala—ale aktivace engram v hipokampu aktivuje všechny propojených složek, přináší zpět plnou paměť. To je podobné tomu, jak může zvuk nebo vůně vyvolat rozsáhlé vzpomínání na minulé zkušenosti v životě člověka.

v nové studii vědci trénovali myši, aby spojily specifickou klec s šoky nohou. Poté byla jejich vzpomínka na to, co se stalo, testována v různých dnech až o tři týdny později. Vědci označili engram buněk v kůře a pak je aktivován světlem, což způsobuje, že myši, aby se zmrazit v prostředí, ve kterém nikdy nebyli v šoku. Tým našel tyto kortikální engramů nemohl být aktivovány přirozené podněty (jsou umístěny zpět v kabině, kde byly v šoku) dva dny po tréninku, ale mohou být aktivovány přirozené podněty, 13 dní později.

Toto zjištění ukazuje, že i když kortikální engramů formě okamžitě, jsou zpočátku v co Tonegawa volá „ticho“ stavu, to znamená, že nemohou být aktivovány přirozené podněty. Engramy dozrávají až o dva týdny později do“ aktivního “ stavu, ve kterém mohou reagovat na takové podněty. V kontrastu, hipokampu engram buňky byly aktivovány přirozené podněty, na druhý den po obdržení nohy šoku, ale ne na den 13—uvede paměťové stopy v hipokampu se stala aktivní okamžitě, ale postupně slábnout do „tiché“ státu.

Tonegawa výzkum poukazuje na existenci doplňkové paměťové systémy: Jeden umožňuje rychlé formování paměti, ale má omezenou kapacitu, a proto musí projít informace, které by měly být zachovány pro další systém, který je déle trvající, ale pomalejší-herectví. Tím se uvolní prostor v hipokampu, který lze znovu použít. „Existuje dělba práce. Hippocampus může velmi rychle vytvářet aktivní vzpomínky, zatímco kůra se stará o dlouhodobou stabilitu, “ vysvětluje Tonegawa. „Pokud nepotřebujete prodlouženou paměť, stačí hippocampus; Pokud nemusíte Rychle vytvářet aktivní paměť, stačí kůra; ale chceme obojí.“

zjištění pomáhají objasnit, kdy a jak se tvoří kortikální vzpomínky. Jeden předchozí teorie konstatoval, že informace je pomalu převáděny do mozkové kůry, ale Tonegawa je zjištění podporují alternativní myšlenka, že kortikální engramy jsou tvořeny okamžitě, ale potřebují čas, aby rozvíjet. „Klíčovou otázkou této práce řeší, je, zda paměti přesunout z hipokampu do kortikální úložiště v průběhu času, nebo jsou stanoveny v kůře během učení a odhalil, jak plyne čas,“ říká Maren. „To je silný důkaz pro druhé.“

tým také ukázal, že blokuje vstupy do amygdaly z hipokampu během testování paměti poruchou krátkodobé paměti výkon (testováno na druhé a osmé dny)—ale ne vzdálené paměti (testováno na dny 15. a 22.)—vzhledem k tomu, že blokování vstupy do amygdaly z kůry ukázal opak vzor. Jinými slovy, paměťové engramy v amygdale byly udržovány po celou dobu, a byly nezbytné pro vyvolání vzpomínek na strach—ale došlo ke změně, ke které oblasti musí být amygdala připojena, aby paměť fungovala. „Buňky, které umožňují myši zapamatovat si strach z paměti, jsou udržovány od 1. dne do tří týdnů později,“ říká Tonegawa. „Ale v používání připojení je přepínač: na tři týdny, když hippocampus engram je není aktivní, spojení mezi prefrontální kůra engram a amygdala engram umožňuje zvířat pro vyvolání strachu.“

studie „poskytuje přesvědčivé důkazy o tom, kde a kdy konkrétní neuronů, přispívají k určité formě paměti zásadním způsobem v konkrétní době, v průběhu a po učení,“ říká neurolog Howard Eichenbaum, ředitel Centra pro Paměť a Mozek na Bostonské Univerzitě, který nebyl součástí výzkumu. I když je to technická přehlídka síly, papír zůstává několik otevřených otázek: „studie nám neříká, zda existují i jiné buňky, které jsou důležité pro tento druh paměti, nebo něco o jiné typy pamětí,“ říká. A co je nejdůležitější, dodává, pouze nám říká, že určité buňky, v některých regionech v určitých časech, vytvářejí vzpomínky-ne jak k tomu přispívají. „Jaký druh zpracování informací přispívá prefrontální kůra, „říká,“ to není nezbytné pro učení nebo získávání krátce poté, ale které se stane nezbytným o něco později?“Každá zúčastněná oblast má různé funkce a zpracovává informace různými způsoby. Žádný z nich není speciálně věnován paměti, která se skládá ze stop zanechaných, když tyto nervové systémy zpracovávají zkušenosti. Hippocampus, například, představuje prostorové informace pomocí „místo“ buňky, které mapují prostředí, potenciálně vysvětlovat, jak by to mohlo přispět k „, kde“ součástí epizodické paměti. Není jasné, jakou roli hraje zpracování prefrontální kůry, ale Eichenbaum spekuluje, že jeho role při organizaci a výběru mezi alternativami by mohla být stále důležitější s věkem vzpomínek.

výraznější obrázek, jak funguje paměť se pomalu začíná objevovat, a tato nová zjištění pomohou pohánět další výzkum různé druhy paměti.