Mehanizem vezja, ki povezuje preteklo in prihodnje učenje skozi premike v zaznavanju 1. del

Oblikovanje dolgoročnega spomina je energetsko drago. Nevronski mehanizmi, ki vodijo žival, da prepozna plodne povezave, imajo torej pomembne koristi za preživetje. Tukaj pojasnjujemo mehanizem vezja v Lymnaei, ki omogoča spominu, da oblikuje novo tvorbo spomina s spremembami v zaznavanju. Natančneje, močno klasično pogojevanje povzroči pozitiven premik v zaznavanju, ki olajša robustno učenje kasnejše in sicer neučinkovite šibke povezave.

Dolgoročni spomin je ena najpomembnejših vrst spomina v človeških možganih. Je osnova za pridobivanje novih znanj in izkušenj ljudi v vsakdanjem življenju. Z dolgoročnim spominom lahko ljudje bolje razumejo in se soočajo z različnimi življenjskimi težavami ter izboljšajo svojo inteligenco in sposobnost razmišljanja. Spomin je sposobnost človeških možganov za upravljanje spomina, ki določa količino in kakovost informacij, ki si jih lahko ljudje zapomnijo in shranijo.

Med dolgoročnim spominom in spominom obstaja neločljiva povezava. Le z boljšim spominom lahko ljudje bolje uporabljajo in uporabljajo dolgoročni spomin ter iz njega bolje pridobivajo znanja in izkušnje. Hkrati lahko dolgoročni spomin spodbuja tudi izboljšanje spomina. Kajti če se ljudje v svojem življenju pogosto učijo novega znanja in še naprej kopičijo in uporabljajo novo znanje, lahko postopoma izboljšajo svojo raven spomina.

Za učinkovitejše delovanje dolgoročnega spomina in spomina morajo biti ljudje pozorni na nekatere metode. Najprej bodite pozorni na podrobnosti in pozornost ter bodite pozorni in si zapomnite pomembne informacije, kolikor je le mogoče pri študiju, delu in življenju. Drugič, svoj spomin lahko izboljšate z nenehnim treningom, kot je branje, igranje iger ali redna vadba za izboljšanje spominske sposobnosti možganov. Poleg tega sta pomembna dejavnika pri izboljšanju dolgoročnega spomina in spomina tudi ohranjanje pozitivne naravnanosti in radovednosti ter pripravljenost na nenehno sprejemanje novih znanj in izkušenj.

Če povzamem, dolgoročni spomin in spomin sta dva dejavnika, ki se medsebojno krepita. Samo če obema omogočimo polno delovanje, lahko imamo več koristi v življenju ter uveljavljamo svojo inteligenco in miselne sposobnosti. Zato se aktivno učimo, bodimo pozorni na podrobnosti, ostanimo radovedni, sprejemajmo nova znanja in izkušnje ter nenehno izboljšujemo spomin in zmožnosti dolgoročnega spomina. Vidi se, da moramo izboljšati spomin. Cistanche deserticola lahko občutno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo s številnimi edinstvenimi učinki, med katerimi je tudi izboljšanje spomina. Učinkovitost mletega mesa izhaja iz različnih učinkovin, ki jih vsebuje, vključno s kislino, polisaharidi, flavonoidi itd. Te sestavine lahko na različne načine spodbujajo zdravje možganov.

Kliknite poznajte dodatke za izboljšanje spomina

Pristopi disekcije vezja razkrivajo odgovorno nevronsko nadzorno mrežo, za katero je značilen motiv vzajemnega zaviranja. To hkrati nastavi zaznavno stanje in deluje kot glavni krmilnik za prehod novega učenja. Manipulacija farmakološkega vezja in vivo v celoti nadomešča močno učenje paradigme, s čimer preusmeri mrežo v bolj dovzetno stanje, da se omogoči kasnejše učenje šibke paradigme.

Tako zaznavne spremembe zagotavljajo kanal za povezavo preteklega in prihodnjega shranjevanja spomina. Predlagamo, da ta mehanizem opozori živali na obdobja, bogata z učenjem, in zniža prag za novo pridobivanje spomina.

UVOD

Učenje in oblikovanje dolgoročnega spomina (LTM) sta pomembna, a energetsko draga procesa, zlasti pri živalih z omejenim presnovnim proračunom (1, 2). Kot take bodo nevronske strategije, ki bi lahko pomagale prepoznati najbolj relevantne ali plodne povezave, verjetno zelo koristne za preživetje. Nevronski mehanizmi za podporo takega vodenega učenja pa niso vzpostavljeni. Kandidat za pomoč pri poučevanju oblikovanja novega spomina je predhodna izkušnja živali, vendar je slabo razumljeno, kako bi lahko bilo preteklo in prihodnje učenje povezano.

Eden možnih spoznanj izhaja iz študij na ljudeh, ki kažejo, da predhodno učenje usklajuje zaznavanje prek modulacije pozornosti, ki usmerja zaznavno obdelavo pri prihodnjih nalogah in izboljša učinkovitost (3–5). To odpira zanimivo možnost, da bi lahko bile zaznavne spremembe pomemben kanal, ki služi povezovanju preteklega in novega učenja.

Preprosti modeli nevretenčarjev so bili obsežno izkoriščeni za pojasnitev temeljnih nevronskih mehanizmov za učenje in izbiro dejanj (6–14). Tukaj smo uporabili Lymnaea, uveljavljen sistem mehkužcev (15–22), da bi neposredno preizkusili razmerje med spominom, zaznavanjem in novim učenjem. Ta žival lahko po enem samem treningu hitro oblikuje povezave med dražljaji, posledični spomin pa traja več tednov (23, 24).

Nevroni v centralnem živčnem sistemu so veliki, prepoznavni in dostopni, temeljna vezja za izražanje pogojnega odziva pa so bila obsežno opisana (15, 25–27), zaradi česar je to prepričljiva izbira za podrobno vedenjsko in vezno raven. preiskave. Tukaj smo živali izpostavili dvema vrstama apetitivnih klasičnih paradigem kondicioniranja, močni, ki inducira stabilen LTM, in šibki, ki ga ne. Ko je pogojni dražljaj, uporabljen v paradigmi šibkega treninga, predstavljen zaporedno (močan in nato šibek), povzroči robusten pogojni odziv.

Z uporabo vedenjskih in elektrofizioloških odčitkov dokazujemo, da medtem ko živali dražljaje, uporabljene med šibkim treningom, prvotno zaznajo kot dvoumne/bistabilne (tako pozitivne kot negativne), predhodno močno učenje premakne to zaznavo v stabilno pozitivno stanje. Identificiramo tudi odgovorno krmilno mikrovezje, ki dokazuje, da deluje tako, da nadzoruje konkurenčne interakcije med dvema antagonističnima prehranjevalnima vedenjema, kar omogoča dinamično spreminjanje praga za pozitivne asociacije učenja.

Farmakološka replikacija spremenjenega zaznavanja in vivo lahko v celoti nadomesti pridobitev močnega spomina, s čimer preusmeri mrežo v bolj dojemljivo stanje, da omogoči nove pozitivne povezave. Naša študija razkriva ključni mehanizem za povezovanje preteklega in prihodnjega učenja s spremembami v zaznavanju. Domnevamo, da to živali služi za signaliziranje potencialno učno bogatega okolja, ki omogoča oblikovanje novih pozitivnih asociacij na znake, ki bi jih sicer prezrli.

REZULTATI

Prejšnje učenje olajša pridobivanje novega spomina

Lymnaea oblikuje robustne in dolgotrajne spomine že po enem samem združevanju nevtralnega in koristnega dražljaja (23, 24). Tukaj smo izkoristili ta sistem, da bi preučili, kako različni učni dogodki medsebojno delujejo. Vzpostavili smo dva različna protokola usposabljanja: prvi je uporabil eno samo paro amil acetata [AA; pogojni dražljaj (CS)] in 0.33% saharoza [S; brezpogojni dražljaj (ZD)], inducira LTM (17), ki je bil izražen kot povečan odziv na hranjenje na CS, testiran 4 ali 24 ur po treningu (sl. 1, A in B; sl. S1A; in film S1).

Na podlagi robustnosti naučenega rezultata smo to razvrstili kot "močno" paradigmo usposabljanja. V drugem protokolu smo združili alternativni CS, gama-nonalakton (GNL), ki se od AA ni razlikoval po svojem učinku nevtralnega dražljaja (slika S1B), z nižjo koncentracijo saharoze (s; {{2} }.11 %, ZDA). To združevanje ni zadostovalo za sprožitev spomina pri testiranju 1, 3, 4 ali 24 ur po treningu (sl. 1C in sl. S1C) in je bilo zato razvrščeno kot "šibka" paradigma treninga. Nato smo preučili, ali lahko interakcije med temi protokoli usposabljanja vplivajo na izid učenja. Da bi to naredili, smo vzpostavili paradigmo dvojnega treniranja, v katerem so živali prejele močan trening, ki mu je po 4-urnem intervalu sledil šibek trening (slika 1D). Predvsem smo z uporabo tega protokola ugotovili, da je bil zdaj zaradi šibkega treninga oblikovan robusten LTM (sl. 1D in sl. S2A).

Ta rezultat ni bil pojasnjen z generalizacijo dražljajev, saj samo močno usposabljanje (AA + S) ni spremenilo odziva GNL v primerjavi z naivnimi živalmi (sl. 1D in sl. S2A). Poleg tega spomin po močnem treningu (AA + S) ni bil moten zaradi šibkega treninga (GNL + s), kar potrjuje, da ni prišlo do retroaktivne interference med spomini (sl. 1D in sl. S2A). Učinek tudi ni bil odvisen od tega, kateri CS je bil uporabljen pri močnem ali šibkem treningu; obrnitev paradigme za uporabo GNL kot CS pri močnem treningu in AA kot CS pri šibkem treningu je prav tako prinesla enak rezultat (slika S2B). V testu obstojnosti šibkega vadbenega spomina po močnem treningu smo dokazali, da je spominska sled še vedno prisotna 48 ur kasneje (slika S2C). Samo predstavitev močnega ultrazvoka 4 ure pred šibkim treningom ni povečala odziva GNL (slika S2D), kar nakazuje, da je bil učinek posebej odvisen od pridobitve prejšnjega močnega spomina.

Za nadaljnji preizkus nujnosti predhodnega pridobivanja močnega spomina smo izvedli paradigmo dvojnega treninga, v katerem so živali prejele dva šibka dela treninga v razmaku 4 ur (AA + s/ GNL + s ali GNL + s/AA + s) in ugotovili, da obstaja ni bilo pomnilnika niti za CS (sl. S2E). Nato smo upoštevali pomen časovnega intervala med močnim in šibkim treningom. Ugotovili smo, da je šibko usposabljanje zadostovalo za sprožitev LTM, ko je bilo predstavljeno med 30 minutami in 4 urami po močnem treningu, kar kaže na to, da obstaja kritično časovno okno po učenju, v katerem je mogoče olajšati pridobivanje novega spomina (slika S3A).

Nazadnje smo ugotovili pomen časovnega vrstnega reda treninga, natančneje, ali bi močan trening lahko retroaktivno izboljšal spominsko sled, ki jo povzroči šibek trening. Ugotovili smo, da šibek trening ne zadošča za induciranje LTM, ko je bil 4 ure pred močnim treningom (sl. 1E in sl. S3B), kar kaže, da je učinkovitost šibkega treninga kritično odvisna od predhodnega močnega treninga. Skupaj ti rezultati kažejo, da prejšnje pridobivanje in utrjevanje močnega spomina delujeta na znižanje praga za novo željno učenje.

Prejšnje učenje spremeni dojemanje novega učnega dogodka

Kako predhodno močno učenje izboljša nastanek novega spomina? Glede na strog vrstni red potrebnega treninga (močno, ki mu sledi šibko) smo domnevali, da močan spomin morda spreminja živalsko dojemanje kombinacije CS + US med poznejšim šibkim treningom, s čimer se poveča pozitivna vrednost šibkega treninga, tako da asociacija postane okrepljena.

Da bi preizkusili to idejo, smo izkoristili dejstvo, da je zaznavanje predstavljenega dražljaja, od pozitivnega do negativnega, mogoče prebrati neposredno v Lymnaea s kvantificiranjem števila dogodkov zaužitja in zaužitja, ki se zgodijo (slika 2A) (16) . Med združevanjem CS + US v protokolu šibkega treninga so živali izvajale mešanico ugrizov zaužitja in zaužitja, pri čemer so se med napadi obeh vedenj pogosto premikale (slika 2B). Nasprotno, ko je bilo pred tem močno usposabljanje, je bilo razmerje med zaužitjem in zaužitjem znatno višje (sl. 2, C in D) in več živali sploh ni izvedlo ugrizov za zaužitje kot odgovor na šibek trening (sl. 2E).

Poleg tega smo za proučitev zaznavne stabilnosti med šibkim treningom primerjali pare ugrizov, izvabljene med predstavitvijo CS + US, da bi ugotovili, ali so preklapljali med stanji (zaužitje/zaužitje in egest/zaužitje) ali so ostali stabilni (zaužitje/zaužitje in egest/zaužitje) . To je razkrilo znatno zmanjšanje verjetnosti prehoda med stanji, kar nakazuje, da predhodna močna vadba premakne in stabilizira dojemanje vadbe (slika S4, A do E). Predstavitev samega močnega treninga US, 4 ure pred šibkim treningom, ni povzročila nobene spremembe v vedenju pri zaužitju/zaužitju v primerjavi z živalmi, ki niso bile deležne močnega treninga US, kar dokazuje, da je bila energetska vrednost samo visoke saharoze med močnim treningom ni vir pristranskosti glede vedenja pri zaužitju (slika S5, A do D).

Poleg tega predhodna šibka vadba (AA + s) 4 ure prej prav tako ni spremenila zaznave poznejše šibke vadbe, kar potrjuje, da je za spremembo zaznave šibke vadbe potrebna pridobitev preteklega močnega spomina (slika S5, A do D). Izključili smo tudi možnost, da je prejšnji močan ali šibek trening preprosto spreminjal odzivnost na CS ali UZ, uporabljen pri šibkem treningu (slika S6, A do D). Naše ugotovitve skupaj kažejo, da naivne živali zaznavajo CS + US, ki se uporablja med šibkim treningom, kot dvoumen/bistabilen dražljaj in da prejšnje močno usposabljanje premakne živalsko dojemanje šibkega treninga v stabilno stanje, pri čemer preusmeri vedenjski izraz k pozitivnemu (zaužitje) proti negativno (gestivno) vedenje.

Premike v dojemanju šibkega treninga poganjajo spremembe v stanju omrežja

Nato smo se odločili identificirati nevronske spremembe, ki so osnova za premik v zaznavanju CS + US, uporabljenega med šibkim treningom, ki je povezan z novim pridobivanjem spomina. To je pri Lymnaei zlahka dosegljivo zahvaljujoč zelo dostopnim in dobro definiranim nevronskim vezjem, ki nadzorujejo njeno prehranjevalno vedenje. Natančneje, naredili smo znotrajcelične posnetke iz hranilnega motonevrona s preklapljanjem faz, B11, ki zagotavlja odčitek relativne aktivnosti tako v zaužitju kot v zaužitju in tako služi kot in vitro merilo stanja notranjega omrežja (slika 2F). V izoliranih možganih, kjer senzorične poti niso bile prisotne, smo ta odčitek primerjali pri obeh naivnih živalih s tistimi, ki so bile predhodno močno usposobljene.

V skladu z našimi ugotovitvami in vivo so pripravki iz naivnih živali pokazali veliko ritmičnih vzorcev aktivnosti, za katere je znano, da so podlaga za cikle zaužitja (fiktivno zaužitje), medtem ko so bili tisti, ki so bili podvrženi močnemu treningu, skoraj izključno pristranski k elektrofiziološkemu izražanju ciklov zaužitja (fiktivno zaužitje; slika 2). , G do J in sl. S7A). Poleg tega smo s preučevanjem parov ciklov ugotovili, da naivni pripravki prehajajo med cikli zaužitja in zaužitja z višjo hitrostjo kot pripravki, ki so bili deležni močnega usposabljanja (slika S7, B do E). Priprave, ki so prejele predhodno šibko usposabljanje, niso pokazale pomembne razlike v njihovih fiktivnih motoričnih programih v primerjavi z naivnimi pripravki (slika S7, F do K). To zagotavlja prepričljive dokaze, ki kažejo, da močno usposabljanje izzove premik in stabilizacijo stanja omrežja, ki ga povzroči učenje.

Nato smo preizkusili, ali je močno usposabljanje spremenilo "odzivnost" vezja za hranjenje. Da bi to naredili, smo stimulirali medialni ustnicni živec (MLN), projekcijsko pot, ki prenaša kemosenzorični vnos iz ustničnih struktur v centralni živčni sistem (CNS) (28), za katerega je znano, da spodbuja močno fiktivno hranjenje (29). Ta stimulacija ne kodira specifičnih informacij o naravi dražljaja, ampak aktivira vse kemosenzorične projekcije, kar nam omogoča, da preizkusimo, ali je močno usposabljanje povzročilo splošen učinek preobčutljivosti ne glede na apetitni znak. To smo spremljali na B9, motonevronu, ki zagotavlja odčitavanje ciklov hranjenja v tokokrogu, in cerebralni velikanski celici (CGC), ključnem identificiranem modulacijskem nevronu, ki prejema vzbujanje iz apetitnih znakov (30). Ugotovili smo, da se niti število ciklov hranjenja niti frekvenca konic CGC nista bistveno razlikovala med naivnimi in usposobljenimi pripravki (sl. S8, A do D) po stimulaciji ustničnega živca.

Ti rezultati skupaj kažejo, da močna vadba ne izzove splošne preobčutljivosti živali, ki bi okrepila apetitne odzive. Namesto tega obstaja premik v stanju omrežja, povzročen z učenjem, po močnem usposabljanju, ki usmeri omrežje k ustvarjanju ciklov zaužitja. Predlagamo, da je to podlaga za spremenjeno zaznavanje, ki ga opazimo pri teh živalih, kar posledično povečuje njihovo sposobnost pridobivanja novih spominov.

For more information:1950477648nn@gmail.com