Da Den nå berømte nevrologiske pasienten Henry Molaison hadde hjernens hippocampus kirurgisk seksjonert for å behandle anfall i 1953, fikk vitenskapens forståelse av minne utilsiktet sitt største løft noensinne. Molaison mistet evnen til å danne nye minner om hendelser, og hans erindring av alt som hadde skjedd i løpet av det foregående året ble sterkt svekket. Andre typer minne som å lære fysiske ferdigheter var upåvirket, noe som tyder på at hippocampus håndterer spesielt tilbakekallingen av hendelser-kjent som» episodiske » minner.Videre forskning på andre pasienter med hippocampal skade bekreftet at nyere minner er mer svekket enn fjerne. Det ser ut til at hippocampus gir midlertidig lagring for ny informasjon, mens andre områder kan håndtere langtidshukommelse. Hendelser som vi senere kan huske, ser ut til å bli kanalisert for mer permanent lagring i cortex (de ytre lagene i hjernen som er ansvarlige for høyere funksjoner som planlegging og problemløsning). I cortex danner disse minner gradvis, blir integrert med relatert informasjon for å bygge varig kunnskap om oss selv og verden.Episodiske minner som er ment for langtidslagring, akkumuleres for å danne det» selvbiografiske » minnet som er så viktig for vår følelse av identitet. Neuroscientists vet mye om hvordan kortsiktige minner dannes i hjernen, men prosessene som ligger til grunn for langsiktig lagring er fortsatt ikke godt forstått.En ny studie publisert denne måneden I Science, fra nevroforsker Susumu Tonegawa og en gruppe kolleger ved RIKEN–MIT Center For Neural Circuit Genetics, gir innsikt i hva som skjer i hjernen når et langsiktig minne dannes, og fremhever den kritiske rollen til den fremre delen av cortexen. «Det er den mest detaljerte kretsanalysen av bidraget fra prefrontal cortex til minnehenting vi har til dags dato,» sier nevroforsker Stephen Maren fra Texas a&M University In College Station, som ikke var involvert i arbeidet.Den nye studien fra Tonegawas gruppe bygger på tidligere forskning som viser at episodiske minner er fysisk representert i populasjoner av celler i deler av hippocampus. I disse studiene utviklet forskerne genetisk mus slik at visse nevroner produserte lysfølsomme proteiner. Elektriske og kjemiske aktiviteter i nevronene kan da aktiveres eller slås av av lyspulser levert via en fiberoptisk kabel implantert i hver museskalle, en teknikk kjent som optogenetikk.de kablede musene fikk et stoff som blokkerer produksjonen av de lysfølsomme proteinene. Å ta musene av stoffet tillot celler som brenner mens de utforsket et nytt miljø for å lage proteinene, effektivt «merke» minnet for det miljøet. Disse gruppene av celler, kjent som minne «engrammer», kan da styres med fiberoptiske bjelker.med disse verktøyene i hånden ga etterforskerne mus elektriske støt på føttene i noen av sine innkapslinger, men ikke andre. Musene frøs da satt tilbake i et miljø der de tidligere var sjokkert, indikerer en » frykt minne.»Da forskerne aktiverte engrammer, påkalte dette den samme fryktelige reaksjonen. De emosjonelle aspektene av minner lagres separat, i en region kalt amygdala – men aktivering av engram i hippocampus aktiverer alle koblede komponenter, og bringer tilbake hele minnet. Dette ligner på hvordan en lyd eller lukt kan utløse ekspansiv tilbakekalling av en tidligere opplevelse i ens liv.I den nye studien trente forskerne mus for å knytte et bestemt bur med fotstøt. Deretter ble deres minne om hva som skjedde testet på forskjellige dager opptil tre uker senere. Forskerne merket engram-celler i cortex og aktiverte dem deretter med lys, noe som fikk musene til å fryse i miljøer der de aldri hadde blitt sjokkert. Teamet fant at disse kortikale engrammer ikke kunne aktiveres av naturlige tegn (blir plassert tilbake i kabinettet der de var sjokkert) to dager etter trening, men de kunne aktiveres av naturlige tegn 13 dager etterpå.dette funnet viser at selv om kortikale engrammer dannes umiddelbart, er De i utgangspunktet i Det Tonegawa kaller en «stille» tilstand, noe som betyr at De ikke kan aktiveres av naturlige tegn. Engrammer modnes bare to uker senere til en «aktiv» tilstand, der de kan reagere på slike tegn. I kontrast ble hippocampal engramceller aktivert av naturlige signaler den andre dagen etter å ha mottatt et fotstøt, men ikke på dag 13—noe som indikerer at engrammer i hippocampus blir aktive umiddelbart, men gradvis falmer inn i en «stille» tilstand.Tonegawas forskning peker på eksistensen av komplementære minnesystemer: Man tillater rask minneformasjon, men har begrenset kapasitet, og må dermed overføre informasjon som skal beholdes til et annet system som er langvarig, men langsommere. Dette frigjør plass i hippocampus som deretter kan gjenbrukes. «Det er en arbeidsdeling. Hippocampus kan danne aktive minner veldig raskt, mens cortex tar vare på langsiktig stabilitet, » Forklarer Tonegawa. «Hvis du ikke trenger langvarig minne, er hippocampus nok; hvis du ikke trenger å danne aktivt minne raskt, er cortex nok; men vi vil ha begge deler. «

funnene bidrar til å avklare når og hvordan kortikale minner dannes. En tidligere teori hevdet at informasjon sakte overføres til cortex, Men Tonegawas funn støtter den alternative ideen om at kortikale engrammer dannes umiddelbart, men trenger tid til å utvikle seg. «Nøkkelspørsmålet dette arbeidet løser, er om minne engrammer beveger seg fra hippocampus til kortikale lagringssteder over tid eller er etablert i cortex under læring og unmasked etter hvert som tiden går, Sier Maren. «Dette er sterke bevis for sistnevnte .»teamet viste også at blokkering av innganger til amygdala fra hippocampus under minnetesting svekket kortsiktig minneytelse (testet på andre og åttende dager) – men ikke fjernt minne (testet på dag 15 og 22)—mens blokkering av innganger til amygdala fra cortex viste motsatt mønster. Med andre ord, minne engrammer i amygdala ble opprettholdt gjennom, og var nødvendig for å minnes frykt minner-men det var en endring i hvilken region amygdala måtte kobles til for at minne til å fungere. «Cellene som tillater en mus å huske frykten for et minne, opprettholdes fra dag 1 til tre uker senere,» Sier Tonegawa. «Men det er en bryter i bruk av tilkoblinger: på tre uker, når hippocampus engram ikke er aktiv lenger, gjør forbindelsen mellom prefrontal cortex engram og amygdala engram dyret til å huske fryktminnet.studien «gir overbevisende bevis på hvor og når bestemte nevroner bidrar til en bestemt form for minne på en viktig måte på bestemte tidspunkter under og etter læring,» sier Nevroforsker Howard Eichenbaum, direktør For Senter for Minne og Hjerne Ved Boston University, som ikke var en del av forskningen. Selv om det er en teknisk tour de force, etterlater papiret flere åpne spørsmål: «studien forteller oss ikke om det finnes andre celler som er viktige for denne typen minne, eller noe om andre typer minne,» sier han. Viktigst, legger han til, det forteller oss bare at visse celler, i enkelte regioner på bestemte tidspunkter, lager minner-ikke hvordan de bidrar til å gjøre det. «Hva slags informasjonsbehandling bidrar prefrontal cortex,» sier han, «som ikke er avgjørende for læring eller gjenfinning kort tid etter, men som blir viktig litt tid senere?»Hver region involvert har forskjellige funksjoner og behandler informasjon på forskjellige måter. Ingen er spesielt dedikert til minne, som består av spor igjen som disse nevrale systemene behandler erfaringer. Hippocampus representerer for eksempel romlig informasjon ved hjelp av «sted» – celler som kartlegger miljøet, potensielt forklarer hvordan det kan bidra til» hvor » – komponenten av episodisk minne. Det er ikke klart hvilken rolle prefrontal cortex behandling spiller, Men Eichenbaum spekulerer sin rolle i å organisere og velge mellom alternativer kan bli stadig mer relevant som minner alder.Et mer skarpt bilde av måten minnet fungerer på, begynner sakte å dukke opp, og disse nye funnene vil bidra til å drive videre forskning på ulike typer minne.