เว็บตรงคลางแคลงไซแนปส์

คำอธิบายที่รัดกุมที่สุดประการหนึ่งในปัจจุบันทำให้เอ็นเว็บตรงแกรมอยู่ภายในไซแนปส์ การเชื่อมต่อที่ข้อความทางเคมีและไฟฟ้าเคลื่อนที่ระหว่างเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาท จุดสัมผัสเหล่านี้จะแข็งแกร่งขึ้นเมื่อส่วนนูนที่เรียกว่า synaptic boutons เติบโตที่ปลายแอกซอนสำหรับส่งข้อความ และเมื่อส่วนที่ยื่นออกมาคล้ายขนที่เรียกว่าหนามตกแต่งเดนไดรต์รับข้อความ

ในช่วงทศวรรษ 1970 นักวิจัยได้อธิบายหลักฐานว่าในขณะที่สัตว์

ได้เรียนรู้อะไรบางอย่าง การเชื่อมต่อของระบบประสาทเหล่านี้จึงรวมเข้าด้วยกันเป็นก้อน ทำให้เกิดจุดสัมผัสที่มากขึ้นของ synaptic boutons และ dendritic spines ด้วยจุดเชื่อมต่อที่แข็งแกร่ง เซลล์สามารถยิงพร้อมกันได้เมื่อจำเป็นต้องเรียกคืนหน่วยความจำ การเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งขึ้นหมายถึงความจำที่แข็งแกร่งขึ้นตามทฤษฎี

David Glanzman นักประสาทวิทยาจาก UCLA ผู้ศึกษาการเรียนรู้และความจำมาตั้งแต่ปี 1980 กล่าวว่า กระบวนการขยายใหญ่ขึ้นนี้เรียกว่า LTP นั้นเป็นคำอธิบายที่ยอดเยี่ยมสำหรับพื้นฐานทางกายภาพของความจำ เมื่อหลายปีก่อน ฉันยอมรับโมเดลนี้เพื่อความทรงจำโดยปริยาย” เขากล่าว “ฉันไม่อยู่แล้ว”

Glanzman มีเหตุผลที่ดีที่จะสงสัย ในห้องทดลองของเขา เขาศึกษาเกี่ยวกับทากทะเลAplysiaซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่เขาพบครั้งแรกในฐานะนักศึกษาดุษฎีบัณฑิตในห้องทดลองของ Eric Kandel นักประสาทวิทยาที่ได้รับรางวัลโนเบลจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เมื่อตกใจที่หาง ทากเหล่านี้จะดึงกาลักน้ำและเหงือกออก หลังจากการกระแทกหลายครั้ง สัตว์จะมีความรู้สึกไวและถอนตัวเร็วขึ้น (ความแตกต่างระหว่างการเรียนรู้กับการจดจำนั้นไม่ชัดเจน ดังนั้นนักวิจัยจึงมักถือว่าทั้งสองเป็นการกระทำที่คล้ายคลึงกัน)

หลังจากที่เซลล์ประสาทในทากทะเลได้สร้างความทรงจำของการช็อก 

นักวิจัยเห็นการประสานที่แข็งแกร่งขึ้นระหว่างเซลล์ประสาทที่รับรู้ถึงการกระแทกกับเซลล์ที่สั่งกาลักน้ำและเหงือกให้เคลื่อนที่ เมื่อหน่วยความจำถูกสร้างขึ้น ไซแนปส์ก็แตกหน่อของการส่งข้อความมากขึ้นทีมงานของ Glanzman รายงานในeLifeในปี 2014 และเมื่อหน่วยความจำอ่อนแอลงด้วยยาที่ป้องกันการสร้างโปรตีนใหม่ การกระแทกเหล่านี้บางส่วนก็หายไป “นั่นสมเหตุสมผลดี” Glanzman กล่าว “เราคาดว่าการเติบโตของ synaptic จะย้อนกลับและกลับสู่สถานะเดิมที่ไม่ได้เรียนรู้ และมันก็ทำ”

แต่คำตอบของคำถามเชิงตรรกะต่อไปคือลูกบอลโค้ง หากหน่วยความจำถูกจัดเก็บในไซแนปส์จำนวนมากตามที่นักวิจัยคิด Glanzman ให้เหตุผลว่าจุดสัมผัสใหม่ที่ปรากฏขึ้นเมื่อหน่วยความจำถูกสร้างขึ้นควรเป็นจุดเดียวกับที่หายไปเมื่อหน่วยความจำหายไปในภายหลัง นั่นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น ไม่ได้ใกล้เคียงด้วยซ้ำ “เราพบว่ามันเป็นแบบสุ่มโดยสิ้นเชิง” Glanzman กล่าว “สุ่มหมดเลย”

อีกทางหนึ่ง

ในระบบที่เรียบง่ายของเซลล์ประสาทสองเซลล์ นักวิจัยใช้สารเคมีเซโรโทนินเพื่อเลียนแบบการฝึกที่นำไปสู่ความทรงจำอันเจ็บปวดในสมองของทากทะเล การเชื่อมต่อบางอย่างเข้ามาและคนอื่น ๆ ก็ไปโดยบอกว่าจุดติดต่อเหล่านี้ไม่ได้จัดเก็บหน่วยความจำไว้จริงๆ

0 ชั่วโมง:แอกซอน (สีเขียว) ของเซลล์ประสาทที่รับรู้สัญญาณที่เจ็บปวดเชื่อมต่อ (ลูกศรสีน้ำเงิน) กับเดนไดรต์ (สีแดง) จากเซลล์ประสาทที่ช่วยให้ทากทะเลเคลื่อนที่ ภาพนี้ถ่ายก่อนเริ่มการฝึก

24 ชั่วโมง:ยี่สิบสี่ชั่วโมงหลังจากการฝึกความเจ็บปวดถูกเลียนแบบโดยใช้เซโรโทนินห้าพัลส์ การเชื่อมต่อใหม่ (ลูกศรสีแดง) ก่อตัวและมีเพียงการเชื่อมต่อก่อนหน้า (ลูกศรสีน้ำเงิน) เดียวเท่านั้น

ทั้งหมด: SHANPING CHEN, DIACAI CAI และ DL GLANZMAN

48 ชั่วโมง:เมื่อมีการเรียกคืน “หน่วยความจำ” ด้วย serotonin หนึ่งชีพจรจากนั้นบล็อกด้วยยาอย่างรวดเร็วมีเพียงบางส่วนของการเชื่อมต่อใหม่ (ลูกศรสีแดง) ที่หายไปและผู้ติดต่อใหม่จะปรากฏขึ้น (ลูกศรสีเหลือง)

การวิจัยจาก Susumu Tonegawa นักประสาทวิทยาเจ้าของรางวัลโนเบลจาก MIT ได้ผลลัพธ์เป็นหนูที่น่าตกใจพอๆ กัน โครงการของเขาอาศัยเครื่องมือที่ซับซ้อน รวมทั้งออพโตเจเนติกส์ ด้วยเทคนิคนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดใช้งานเซลล์ประสาทที่เก็บหน่วยความจำเฉพาะด้วยแสง นักวิจัยเรียกเซลล์ที่เก็บความทรงจำเหล่านี้ว่า “engram cells”

ในแบบคู่ขนานกับการทดลองทากทะเล ทีมงานของ Tonegawa ได้ปรับสภาพหนูให้กลัวกรงหนึ่ง ๆ และทำเครื่องหมายพันธุกรรมว่าเซลล์ที่เก็บความกลัวนั้นไว้ หลังจากที่หนูได้เรียนรู้ความสัมพันธ์นี้แล้ว นักวิจัยพบว่ามีหนาม dendritic มากขึ้นในเซลล์ประสาทที่เก็บความทรงจำ ซึ่งเป็นหลักฐานของไซแนปส์ที่แรงกว่า

เมื่อนักวิจัยทำให้ความจำเสื่อมด้วยยา กล้ามเนื้อ synaptic ที่เพิ่งสร้างใหม่ก็หายไป นักประสาทวิทยา Tomás Ryan ผู้ทำการศึกษาในห้องทดลองของ Tonegawa และรายงานผลกับ Tonegawa และเพื่อนร่วมงานในปี 2015 ใน สาขา Scienceกล่าวว่า “เรากำจัด LTP ทิ้งไปหมดแล้ว”

แล้วความจำก็ไม่หาย ด้วยแสงเลเซอร์ นักวิจัยยังสามารถกระตุ้นเซลล์ engram และหน่วยความจำที่พวกเขายังคงเก็บไว้ นั่นหมายความว่าหน่วยความจำถูกเก็บไว้ในบางสิ่งที่ไม่เกี่ยวข้องกับความแรงของไซแนปส์เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง