Vinsælar Færslur
Finndu út hvernig heilinn býr til nýjar minningar og varðveitir þær gömlu
Vísindamenn hafa þróað nýtt stærðfræðilegt líkan sem hjálpar til við að útskýra hvernig líffræðilegur margbreytileiki heilans gerir honum kleift að leggja niður nýjar minningar án þess að eyða gömlum.
Heilabreytingar mannsins eru svo flóknar að vísindamenn hafa verið að þróa stærðfræðilíkön til að skilja þau að fullu. (Heimild: Pixabay) Ný rannsókn sýnir hvernig heilinn okkar býr til nýjar minningar, án þess að eyða þeim eldri.
Vísindamenn í Kólumbíu hafa þróað nýtt stærðfræðilegt líkan sem hjálpar til við að útskýra hvernig líffræðilegur margbreytileiki heilans gerir honum kleift að leggja niður nýjar minningar án þess að eyða gömlum og sýna hvernig heilinn viðheldur trúfesti minninga í mörg ár, áratugi eða jafnvel alla ævi.
blóm sem vaxa í eyðimerkurloftslagi
Þetta líkan gæti hjálpað taugavísindamönnum að hanna markvissari rannsóknir á minni og einnig hvetja til framþróunar í taugafræðilegum vélbúnaði, öflugu tölvukerfi sem eru innblásin af heila mannsins.
Heilinn er stöðugt að taka á móti, skipuleggja og geyma minningar. Þessi ferli, sem hafa verið rannsökuð í ótal tilraunum, eru svo flókin að vísindamenn hafa verið að þróa stærðfræðilíkön til að skilja þau að fullu, sagði Stefano Fusi, æðsti höfundur blaðsins. Líkanið sem við höfum þróað útskýrir að lokum hvers vegna líffræði og efnafræði sem liggur til grundvallar minni er svo flókið og hvernig þessi margbreytileiki rekur getu heilans til að muna.
Almennt er talið að minningar séu geymdar í samlokum, pínulitlum mannvirkjum á yfirborði taugafrumna. Þessar samlokur virka sem leiðslur og senda upplýsingarnar sem eru geymdar inni í rafpúlsum sem fara venjulega frá taugafrumu til taugafrumu. Í elstu minnismódelunum var styrkur rafmagnsmerkja sem fóru í gegnum samlokur borinn saman við hljóðstyrkshnapp á hljómtæki; það hringdi til að auka (eða niður til að lækka) tengingarstyrk milli taugafrumna. Þetta gerði kleift að mynda minningar.
Þessar gerðir unnu einstaklega vel þar sem þær stóðu að gríðarlegri minnisgetu. En þeir vöktu líka áhugaverða vanda.
Vandamálið með einfalt, hringlaga líkan af því hvernig samnefningar virka var að gert var ráð fyrir að hægt væri að hringja eða lækka styrk þeirra endalaust, sagði Dr Fusi og bætti við: En í raunveruleikanum getur þetta ekki gerst. Hvort sem það er hljóðstyrkstakkinn á hljómtæki eða hvaða líffræðilega kerfi sem er, það verða að vera líkamleg takmörk fyrir því hversu mikið það gæti snúist.
Þegar þessi mörk voru sett hrundi minnisgeta þessara módela.
græn maðkur með svörtum doppum
Svo Dr Fusi, í samvinnu við félaga Zuckerman Institute rannsakanda Larry Abbot, bauð upp á að hver samsuða sé flóknari en aðeins ein hringja, og þess í stað ætti að lýsa því sem kerfi með mörgum hringingum.
Árið 2005 birtu Drs Fusi og Abbott rannsóknir sem útskýra þessa hugmynd. Þeir lýstu því hvernig mismunandi hringingar innan samdráttar gætu virkað í takt við að mynda nýjar minningar en vernda gamlar. En jafnvel þessi fyrirmynd, gerðu höfundarnir sér síðar grein fyrir, skorti það sem þeir töldu að heilinn, einkum mannshugurinn, gæti haldið.
Við gerðum okkur grein fyrir því að hinir ýmsu samstillingarþættir, eða skífur, virkuðu ekki aðeins á mismunandi tímamörkum heldur voru einnig líklegir til að eiga samskipti sín á milli, sagði Marcus Benna, fyrsti höfundur Nature Neuroscience blaðsins í dag. Þegar við bættum samskiptum milli íhluta við líkanið okkar, jókst geymslurýmið með gífurlegum þætti og varð mun meira dæmigerður fyrir það sem næst í lifandi heila.
Sjáðu hvað annað er að gera fréttir.
Dr Benna líkti íhlutum þessarar nýju gerðar við kerfi bikara sem tengdust hvert öðru í gegnum röð af rörum.
Í safni samtengdra bikara, hver fyllt með mismunandi vatnsmagni, mun vökvinn hafa tilhneigingu til að flæða á milli þeirra þannig að vatnsmagnið jafnast. Í líkaninu okkar tákna bikararnir hina ýmsu þætti innan samsuða, útskýrði Dr Benna. Að bæta vökva við einn bikarglasið eða fjarlægja eitthvað af því táknar kóðun nýrra minninga. Með tímanum mun fljótandi flæði vökva dreifast yfir hina bikarglasið, sem samsvarar langtíma geymslu minninga.
Báðir rannsakendurnir eru vongóðir um að þetta verk geti hjálpað taugavísindamönnum á rannsóknarstofunni með því að starfa sem fræðilegur rammi til að leiðbeina tilraunum til framtíðar og að lokum leiða til fullkomnari og ítarlegri lýsingar á heilanum.
barn jarðarinnar bíta
Þó að samstilltur grundvöllur minningar sé vel samþykktur, þá hefur það ekki verið mjög erfitt vegna vinnu Nóbelsverðlaunahafans og Zuckerman stofnunarinnar, dr. Eric Kandel, en það hefur verið einstaklega erfitt að lýsa því hvernig samlokur styðja minningar í mörg ár án niðurbrots, sagði Abbott. Drs Benna og Fusi ættu að þjóna sem leiðbeiningar fyrir vísindamenn sem kanna sameinda margbreytileika synapsins.
Tæknileg áhrif þessa líkans eru líka vænleg. Dr Fusi hefur lengi verið forvitinn af taugafræðilegum vélbúnaði, tölvum sem eru hannaðar til að líkja eftir líffræðilegum heila.
Í dag er taugafræðilegur vélbúnaður takmarkaður af minni getu, sem getur verið skelfilega lágur þegar þessi kerfi eru hönnuð til að læra sjálfstætt, sagði Dr Fusi Að búa til betra líkan af samstilltu minni gæti hjálpað til við að leysa þetta vandamál og flýta fyrir þróun rafeindatækja sem eru bæði samningur og orkusparandi og álíka öflugur og mannshuginn.
Þessi grein sem ber heitið Computational principes of synaptic memory consolidation er birt á netinu í Nature Neuroscience.
borða kartöflupöddur kartöflur