Hoe hippocampale plaatscellen en synaptische plasticiteit bijdragen aan de progressieve verwerving van herinneringen

Van het menselijk brein is bekend dat het verschillende herinneringen voor lange tijd opslaat, geleidelijk leren van nieuwe ervaringen en adaptieve representaties vormen die uiteindelijk de besluitvorming en het gedrag begeleiden. Wanneer mensen nieuwe dingen ervaren, creëren hun hersenen nieuwe herinneringen en mentale representaties, zonder oude te overschrijven of te verwijderen.

Veel neurowetenschappen uit het verleden hebben geprobeerd de neurale processen te ontdekken die ten grondslag liggen aan deze progressieve acquisitie van nieuwe herinneringen in de loop van de menselijke levensduur. Hoewel de tot nu toe verzamelde bevindingen het algemene begrip van geheugencodering en consolidatie hebben verbeterd, zijn de mechanismen waardoor de hersenen opslaan Nieuwe herinneringen Zonder oudere te overschrijven zijn nog niet volledig opgehelderd.

Onderzoekers van Baylor College of Medicine hebben onlangs een onderzoek uitgevoerd om deze neurale mechanismen verder te onderzoeken, met name kijken naar de activiteit van plaatscellen in het CA1 -gebied van de hippocampus, neuronen die actief worden wanneer een dier of mens zich op een specifieke locatie bevindt.

Hun bevindingen, gepubliceerd in Nature Neurosciencesuggereren dat om oude herinneringen te behouden en tegelijkertijd de vorming van nieuwe mogelijk te maken, de hersenen geleidelijk verbindingen tussen neuronen wijzigt via een proces dat bekend staat als synaptische plasticiteit.

“Hoe hersennetwerken verbonden door labiele synapsen nieuwe informatie opslaan zonder eerdere eerdere herinneringen te overschrijven, blijven slecht begrepen”, schreef Sachin P. Vaidya, Guanchun Li en hun collega’s in hun paper. “Om dit te onderzoeken, volgden we dezelfde populatie hippocampale CA1 Place -cellen (pc’s) als muizen Ik heb 7 dagen een taak geleerd. “

De onderzoekers voerden een experiment uit met volwassen muizen die werden getraind om een ​​gedragstaak te voltooien. Deze taak vereiste dat ze op een loopband moesten rennen om waterbeloningen te ontvangen, terwijl ze leren om lichte signalen te interpreteren en zich dienovereenkomstig te gedragen om grotere beloningen te ontvangen.

Terwijl de muizen leerden de taak te voltooien, volgden Vaidya, Li en hun collega’s de activiteit van plaatscellen in het CA1 -gebied van de hippocampi van de dieren, met behulp van een techniek die bekend staat als calciumbeeldvorming. Dit is een veelgebruikte methode waarmee neurowetenschappers kunnen detecteren wanneer neuronen actief zijn, met behulp van genetische hulpmiddelen die ervoor zorgen dat cellen oplichten wanneer calcium ze binnenkomt, en een kleine microscoop geïmplanteerd in de muishersenen, die kan worden gebruikt om neuronen te observeren en wanneer ze oplichten.

“We vonden bewijs van geheugenvorming, aangezien zowel het aantal pc’s dat een stabiel plaatsveld handhaafde als de stabiliteit van individuele pc’s geleidelijk toenam tot de meeste representatie was samengesteld uit stabiele pc’s op lange termijn”, schreef de onderzoekers.

“De stabiele pc’s vertegenwoordigde onevenredig vertegenwoordigde taakgerelateerde geleerde informatie, werden eerder opgehaald binnen een gedragsessie en vertoonden een sterke correlatie met gedragsprestaties. Zowel de initiële vorming van pc’s als hun ophalen op volgende dagen werden vergezeld door prominente tekenen van gedragstijdige synaptische plasticiteit (BTSP), suggereren dat zelfs stabiele pc-pc’s opnieuw werden gevormd door synaptische plasticiteit.”

In wezen ontdekten de onderzoekers dat sommige plaatscellen stabieler werden en actief bleven op dezelfde locaties, terwijl de muizen de gedragstaak leerden. Deze “stabiele” cellen leken informatie te coderen die belangrijk was voor de voltooiing van de experimentele taak, omdat ze vroeg werden geactiveerd telkens wanneer de muizen een nieuwe leersessie begonnen.

De resultaten van het team suggereren dat terwijl de activiteit van sommigen Plaats cellen was stabieler, de verbindingen tussen hen waren dat niet. In plaats daarvan hebben ze zich in de loop van de tijd aangepast als de muizen die zich bezighouden met verschillende gedragingen, via een snel proces dat bekend staat als BTSP.

“Verder experimenteel bewijs dat wordt ondersteund door een cascade-type staatsmodel geeft aan dat CA1-pc’s hun stabiliteit vergroten elke dag dat ze actief zijn, waardoor uiteindelijk een zeer stabiele populatie vormen”, schreven de onderzoekers. “De resultaten suggereren dat het CA1-geheugen wordt geïmplementeerd door een toename van de kans op nieuwe neuronspecifiek synaptische plasticiteitin tegenstelling tot uitgebreide langdurige synaptische gewichtstabilisatie. “

De experimenten die door dit onderzoeksteam zijn uitgevoerd, werpen enig nieuw licht op de processen waardoor de hersenen nieuwe informatie kunnen leren zonder oudere herinneringen te wissen. De bevindingen die ze verzamelden, kunnen worden gevalideerd en verder worden onderzocht in aanvullende experimenten met muizen of andere soorten.

Uiteindelijk kunnen de inspanningen van het team wetenschappers en artsen helpen om sommige geheugengerelateerde ziekten beter te begrijpen, waardoor mogelijk nieuwe behandelingen worden opgesteld om te voorkomen geheugen verlies. Bovendien zouden ze de ontwikkeling van machine learning -technieken en andere computationele modellen kunnen informeren die zijn ontworpen om te emuleren hoe de hersenen herinneringen opslaat en nieuwe informatie leert.

© 2025 Science x Network