zhrnutie: Nová štúdia potvrdzuje staré známe „cvičenie robí majstra“. Výskumníci použili špičkovú technológiu na monitorovanie 73 000 neurónov u myší, keď sa učili úlohu. Zistili, že opakované cvičenie posilňuje nervové dráhy, transformuje nestabilné pamäťové reprezentácie na stabilné reprezentácie, čo vedie k lepšiemu výkonu a majstrovstvu.

Kľúčové fakty:

• Opakované cvičenie posilňuje a stabilizuje nervové dráhy v mozgu.
• „Kryštalizácia“ týchto pamäťových obvodov zlepšuje presnosť a spontánnosť získaných zručností.
• Štúdia využívala inovatívnu optickú mikroskopiu na vizualizáciu aktivity neurónov v reálnom čase

zdroj: Rockefellerova univerzita

Podľa novej štúdie výskumníkov z Rockefellerovej univerzity a Kalifornskej univerzity „cvičenie robí majstra“ nie je len klišé. Namiesto toho je to recept na zvládnutie úlohy, pretože opakovanie činnosti znova a znova posilňuje nervové dráhy vo vašom mozgu.

Ako opisujú v prírodyVedci použili sofistikovanú techniku, ktorú vyvinul Rockefellerov Ali Pasha Waziri, aby monitorovali 73 000 kortikálnych neurónov u myší súčasne, zatiaľ čo sa zvieratá učili a opakovali danú úlohu počas dvoch týždňov.

Štúdia odhalila, že pamäťové reprezentácie sa v obvodoch pracovnej pamäte menia z nestabilných na rigidné, čo dáva pohľad na to, prečo sa výkon stáva presnejším a automatickým po opakovanom cvičení.

„V tejto práci ukazujeme, ako sa pracovná pamäť – schopnosť mozgu uchovávať a spracovávať informácie – zlepšuje praxou,“ hovorí Waziri, vedúci Rockefellerovho laboratória neurovied a biofyziky.

„Očakávame, že tieto poznatky nielen posunú naše chápanie učenia a pamäte, ale budú mať aj dôsledky na liečbu porúch súvisiacich s pamäťou.“

Predstavte si výzvy

Pracovná pamäť je nevyhnutná pre celý rad kognitívnych funkcií, no mechanizmy za vytváraním, uchovávaním a získavaním pamäte – ktoré nám umožňujú vykonávať úlohu, ktorú sme robili predtým, bez toho, aby sme sa ju museli znova učiť – zostávajú po dlhú dobu nejasné.

Pre súčasnú štúdiu chceli výskumníci pozorovať stabilitu reprezentácií pracovnej pamäte v priebehu času a akú úlohu tieto reprezentácie zohrávali v schopnosti šikovne vykonávať úlohu na povel.

Aby to dosiahli, snažili sa opakovane zaznamenávať skupiny neurónov u myší počas relatívne dlhého obdobia, kým sa zvieratá učia a stávajú sa odborníkmi na určitú úlohu.

Čelili však obrovskej výzve: technické obmedzenia bránili schopnosti zobraziť aktivitu veľkého počtu neurónov v mozgu v reálnom čase, počas dlhších období a v akejkoľvek hĺbke tkaniva v kôre.

Výskumníci z Kalifornskej univerzity sa obrátili na Waziriho, ktorý vyvinul techniky zobrazovania mozgu, ktoré patria medzi jediné nástroje schopné zachytiť väčšinu kôry myši v reálnom čase s vysokou presnosťou a rýchlosťou.

Waziri navrhol, aby používali mikroskopiu svetelných guľôčok (LBM), vysokorýchlostnú volumetrickú zobrazovaciu techniku, ktorú vyvinul a ktorá umožňuje in vivo bunkovú analýzu zaznamenávať aktivitu neurónových populácií až milióna neurónov – čo je 100-násobný nárast počtu. neurónov. Ktoré môžu byť zaznamenané súčasne.

Neurónové transformácie

V súčasnej štúdii výskumníci použili LBM na zobrazenie bunkovej aktivity 73 000 neurónov u myší súčasne v rôznych hĺbkach kôry a sledovali aktivitu tých istých neurónov v priebehu dvoch týždňov, ako zvieratá identifikovali, spomenuli si a opakovali. séria pachov. .

Zistili, že obvody pracovnej pamäte sa posunuli, keď myši zvládli správnu sekvenciu. Spočiatku boli obvody nestabilné, ale ako myši opakovane precvičovali úlohu, obvody sa začali stabilizovať a tvrdnúť.

„To je to, čo označujeme ako ‚kryštalizácia‘,“ hovorí Waziri. „Výsledky v podstate dokazujú, že opakovaný tréning nielen zlepšuje zvládnutie zručností, ale vedie aj k hlbokým zmenám v pamäťových obvodoch mozgu, vďaka čomu je výkon presnejší a automatický.“

„Ak si človek predstaví, že každý neurón v mozgu vydáva iný tón, potom sa melódia, ktorú mozog generuje pri vykonávaní úlohy, zo dňa na deň menila, ale potom sa stala presnejšou a podobnejšou, keď zvieratá pokračovali v precvičovaní úlohy. “ dodáva zodpovedajúci autor a neurológ z UCLA Peyman Golshani.

Dôležité je, že niektoré aspekty týchto objavov sú jedinečne umožnené hlbokými a širokými schopnosťami LBM zobrazovania tkanív. Spočiatku výskumníci používali štandardné dvojfotónové zobrazovanie menších populácií neurónov vo vyšších kortikálnych vrstvách, ale nepodarilo sa im nájsť dôkazy o konsolidácii pamäte.

Ale akonáhle použili LBM na záznam z viac ako 70 000 neurónov v hlbších kortikálnych oblastiach, boli schopní pozorovať kryštalizáciu reprezentácií pracovnej pamäte, ktorá sprevádzala zvyšujúce sa zvládnutie úlohy myší.

„V budúcnosti sa môžeme zaoberať úlohou rôznych typov neurónov zapojených do sprostredkovania tohto mechanizmu, a najmä interakcie rôznych typov interneurónov s excitačnými bunkami,“ hovorí Waziri.

„Máme tiež záujem pochopiť, ako sa učenie implementuje a prenesie do nového kontextu, t. j. ako môže mozog zovšeobecniť naučenú úlohu na nejaký nový, neznámy problém.“

O týchto novinkách v oblasti výskumu pamäte

autor: Catherine Vines
zdroj: Rockefellerova univerzita
komunikácia: Catherine Vins – Rockefellerova univerzita
obrázok: Obrázok pripísaný Neuroscience News

Pôvodné vyhľadávanie: Otvorený prístup.
„Prchavé reprezentácie pracovnej pamäte sa kryštalizujú praxou“Napísal Alibasha Vaziri a ďalší. prírody

Súhrn

Prchavé reprezentácie pracovnej pamäte sa kryštalizujú praxou

Pracovná pamäť, proces, ktorým sa informácie udržiavajú a spracúvajú prechodne počas krátkej doby, je nevyhnutná pre väčšinu kognitívnych funkcií.

Mechanizmy, ktoré sú základom vytvárania a vývoja nervových reprezentácií pracovnej pamäte na úrovni populácie počas dlhých časových období, však zostávajú nejasné.

Tu, aby sme určili tieto mechanizmy, sme vycvičili potkany s fixovanou hlavou na vykonávanie čuchovej oneskorenej asociačnej úlohy, v ktorej sa potkany rozhodujú na základe postupnej identity dvoch pachov oddelených 5-sekundovým oneskorením.

Vizuálna inhibícia sekundárnych motorických neurónov počas neskorých období oneskorenia a výberových epoch vážne zhoršila výkon úloh potkanov.

Endoskopické zobrazovanie vápnika veľkých populácií neurónov v sekundárnej motorickej kôre (M2), retrospleniálnej kôre (RSA) a primárnej motorickej kôre (M1) ukázalo, že v M2 sa objavilo veľa neskoro selektívnych neurónov, keď sa potkany naučili túto úlohu.

Presnosť dekódovania oneskorenej pracovnej pamäte sa výrazne zlepšila v M2, ale nie v M1 alebo RSA, kde sa potkany stali odborníkmi.

Počas ranej expertnej fázy sa reprezentácie pracovnej pamäte počas neskorého obdobia oneskorenia posúvali v priebehu dní, zatiaľ čo reprezentácie stimulov a výberu sa stabilizovali.

Na rozdiel od jednovrstvového zobrazovania 2/3 (L2/3) simultánne objemové zobrazovanie vápnika až 73 307 neurónov M2, ktoré zahŕňalo povrchové neuróny L5, tiež odhalilo stabilizáciu reprezentácií neskorej pracovnej pamäte, ako prax pokračovala.

Činnosti súvisiace s oneskorením a výberom, ktoré sú nevyhnutné pre výkon pracovnej pamäte, sa teda počas učenia odchyľujú a stabilizujú sa až niekoľko dní po výkone experta.