Activeren hersencellen met licht, vonden de onderzoekers dat de herinneringen die zijn 'verloren' te wijten aan geheugenverlies kunnen worden hersteld.

Neuroscientists hebben besproken vele jaren over de vraag of retrograde amnesie, die een traumatisch letsel, stress of ziekten zoals de ziekte van Alzheimer volgt, wordt veroorzaakt door schade aan bepaalde hersencellen, en de toegang tot dat het geheugen of andere manier geblokkeerd, het voorkomen van de recall.



"De meeste onderzoekers hebben de theorie van de opslag de voorkeur, maar we hebben laten zien in dit artikel dat deze theorie is het meest waarschijnlijk verkeerd," zei Susumu Tonegawa, die het onderzoek leidde. "Amnesia is een probleem van de impairment herstel."

Geheugen onderzoekers eerder hypothese dat ergens in de hersenen netwerk een populatie van neuronen die tijdens het acquisitieproces van een geheugen geactiveerd, waardoor blijvende fysische of chemische veranderingen.

Wanneer deze groepen neuronen later door een trigger worden gereactiveerd zoals een bepaalde zicht of geur, bijvoorbeeld het gehele geheugen wordt opgeroepen. Deze neuronen worden "geheugencellen engrams."

Uitdrukken geheugen

In 2012, de groep Tonegawa optogenetics toegepast, waarbij de eiwitten worden toegevoegd aan de neuronen te kunnen worden geactiveerd met licht voor het eerst dat een populatie van neuronen feitelijk in een gebied van zijn die aantonen hersenen genaamd de hippocampus.

Maar tot nu toe niemand heeft kunnen aantonen dat deze groepen van neuronen niet langdurige veranderingen ondergaan chemische, in een proces dat bekend staat als het geheugen consolidatie geweest.

Eén van deze veranderingen, bekend als "lange termijn potentiëring", omvat de consolidatie van de synapsen, de structuren die worden groepen neuronen signalen af ​​aan elkaar als gevolg van leren en ervaring.

Om uit te vinden of deze chemische veranderingen daadwerkelijk plaatsvinden, de eerste onderzoekers identificeerden een groep cellen in de hippocampus engrammen die, wanneer geactiveerd met behulp van optogenetic gereedschappen, in staat waren om een ​​herinnering te uiten.

Wanneer zij dan nam de activiteit van deze groep cellen, vonden zij dat de synapsen die te verbinden is versterkt.

"We hebben voor het eerst dat deze specifieke cellen, een kleine groep cellen in de hippocampus was deze toegenomen synaptische sterkte ondergaan aantonen," aldus Tonegawa.

No Trace Memory

De onderzoekers vervolgens geprobeerd om uit te vinden wat er gebeurt met herinneringen, zonder dat dit consolidatieproces. Door het toedienen van een stof genaamd anisomycin, welke blokken eiwitsynthese in neuronen, onmiddellijk na de muizen nieuwe geheugen had gevormd, waren de onderzoekers in staat om de synapsen worden versterkt voorkomen.

Toen ze één dag terug en probeerde het geheugen activeren via een emotionele trigger, konden zij geen spoor te vinden.

"Dus zelfs als de cellen zijn engrammen, geen cellulaire eiwitsynthese die synapsen worden versterkt en het geheugen is verloren," zei Tonegawa.

Maar verrassend, wanneer de onderzoekers vervolgens gereactiveerd cellen Engram geblokkeerd eiwitsynthese via optogenetic gereedschappen, zij vonden dat de muizen vertoonde tekenen van oproepen het geheugen vol.

"Als je te testen geheugen terugroepen met natuurlijke oproep activeert een dier anisomycin behandeld, zal geheugenverlies, is het mogelijk om het geheugen terugroepen wekken," zei Tonegawa. "Maar als je rechtstreeks naar cellen die vermeende engrammen en geactiveerd met licht, je kunt het geheugen te herstellen, ondanks het feit dat er geen LTP is geweest."

Innovatieve

Verdere studies van de groep Tonegawa uitgevoerde aangetoond dat geheugens niet in de synapsen versterkt om eiwitsynthese in cellen van het engram individuele opgeslagen, maar in een circuit of "pad" van meer groepen cellen van het engram en verbindingen daartussen .

"We stellen een nieuw concept, waarin sprake is van een ensemble via cellulaire engrams of circuit, voor elk geheugen," zegt hij. "Dit circuit omvat verschillende hersengebieden en formaties cellulaire engrammen in deze gebieden zijn specifiek gekoppeld aan een bepaalde herinnering."

De zoektocht distantieert van de mechanismen die gebruikt worden in het geheugen van die van het herstel van het geheugen, aldus Ryan.

"De versterking van synapsen engrams is cruciaal voor de hersenen het vermogen om toegang te krijgen of specifieke herinneringen op te halen, terwijl de paden van connectiviteit tussen cellen laat engrammen codering en opslag van informatie geheugen zelf," zegt hij.

Veranderingen in de synaptische sterkte en de eigenschappen van de wervelkolom al lang in verband gebracht met leren en geheugen, volgens Alcino Silva, directeur van het Center for Integrative leren en geheugen aan de Universiteit van Californië in Los Angeles.

"Deze innovatieve document suggereert dat deze veranderingen niet zo belangrijk voor het geheugen kan zijn zoals eerder gedacht, gezien het feit dat, onder bepaalde voorwaarden, het lijkt erop dat u deze wijzigingen kunt stoppen en nog steeds het geheugen te behouden," zegt hij. "Integendeel, het lijkt erop dat deze veranderingen nodig zijn voor het herstel van het geheugen, een mysterieus proces dat tot dusver ontgaan neurowetenschappers."