Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nghiên cứu mới cho thấy việc tạo ra một kiểu mẫu não cụ thể sẽ giúp cải thiện trí nhớ ngắn hạn ở chuột.
Một nghiên cứu mới cho thấy việc tạo ra một kiểu mẫu não cụ thể sẽ giúp cải thiện trí nhớ ngắn hạn ở chuột.
Được xuất bản trực tuyến bởi tạp chí Science vào ngày 14 tháng 6, nghiên cứu đề cập đến “trí nhớ làm việc”, việc kích hoạt tạm thời các tế bào não xảy ra khi chúng ta đi thăm một khu phố mới, chẳng hạn, và nhớ đường về sau ngày hôm đó.
Dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu tại Trường Y NYU, nghiên cứu mới phát hiện ra rằng các tín hiệu được tạo ra bởi các tế bào não (tế bào thần kinh) – được gọi là gợn sóng sắc nét – dài hơn hàng chục mili giây và thu được nhiều thông tin hơn khi một con vật tìm hiểu về một nơi mới hơn khi ở trong một khung cảnh quen thuộc.
Khi nhóm nghiên cứu nhân đôi độ dài của các tín hiệu liên quan đến việc nhớ lại tuyến đường tốt nhất qua mê cung, những con chuột có gợn sóng kéo dài được tìm thấy sẽ tốt hơn 10 – 15% trong việc tìm kiếm phần thưởng có đường hơn chuột mà không cần thao tác.
“Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên trong lĩnh vực của chúng tôi đã tạo ra những thay đổi nhân tạo đối với mô hình bắn nơ-ron thần kinh nội tại ở vùng não gọi là đồi hải mã làm tăng khả năng học hỏi, thay vì can thiệp vào nó như những nỗ lực trước đây”, Gyorgy Buzsáki, MD, TS, nói. Giáo sư Bigss thuộc Khoa Thần kinh và Sinh lý học tại Trường Y khoa NYU. “Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, cuối cùng chúng tôi cũng hiểu bộ não động vật có vú đủ để thay đổi một số cơ chế của nó theo những cách có thể hướng dẫn việc thiết kế các phương pháp điều trị trong tương lai cho các bệnh ảnh hưởng đến trí nhớ.”
Các kết quả nghiên cứu xoay quanh các tế bào thần kinh, “bắn” – hoặc mang lại sự thay đổi nhanh chóng trong sự cân bằng của các điện tích dương và âm của chúng – để truyền tín hiệu điện phối hợp các ký ức. Nhóm của Buzsáki trong những năm gần đây đã phát hiện ra rằng các bộ tế bào thần kinh bắn ra trong vòng một phần nghìn giây của nhau theo chu kỳ nhịp nhàng – tạo ra các chuỗi tín hiệu được kết nối chặt chẽ có thể mã hóa thông tin phức tạp.
Mô hình quan sát này – nơi các tế bào vùng đồi thị ở các phần khác nhau của mạch cháy cùng nhau – tạo ra “những gợn sóng sắc nét”. Các mô hình được đặt tên cho hình dạng của chúng khi được chụp bằng đồ họa bằng điện não đồ hoặc điện não đồ, một công nghệ ghi lại hoạt động của não với các điện cực.
Buzsáki nói rằng các gợn sóng đại diện cho ‘phát lại’ và kết hợp các mảnh thông tin đã học, một phần của quá trình dệt chúng vào bộ nhớ của động vật.
Trong Ripple
Trong nghiên cứu hiện tại, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các thí nghiệm sao cho tuyến đường chính xác để lấy nước có đường xen kẽ giữa cánh tay phải và mê cung mỗi khi một con chuột được đặt vào đó. Để nhận được phần thưởng của mình, những con chuột phải sử dụng bộ nhớ làm việc, nhớ lại cách chúng đã đi trong thử nghiệm trước đó và chọn cách ngược lại vào lần tiếp theo.
Các nghiên cứu trong những năm gần đây tại nhiều phòng thí nghiệm đã xác định rằng các “tế bào vị trí” vùng đồi thị mã hóa từng phòng, hoặc từng cánh tay của một mê cung, khi được đưa vào, và sau đó bắn lại khi chuột hoặc con người nhớ đến đó, hoặc lên kế hoạch đến đó một lần nữa. Các tác giả nghiên cứu đã ghi lại việc bắn các tế bào vị trí khi một con chuột thực hiện nhiệm vụ bộ nhớ trong mê cung và dự đoán tuyến đường được thực hiện như được phản ánh trong chuỗi bắn tế bào được chụp trong mỗi gợn sóng sắc nét.
Để nhân đôi thời lượng của những gợn sóng được tạo ra bởi các tế bào não của chuột trong quá trình điều hướng theo nhiệm vụ, các nhà nghiên cứu đã thiết kế các tế bào vùng đồi thị để bao gồm các kênh nhạy sáng. Chiếu ánh sáng qua các sợi thủy tinh nhỏ kích hoạt các nơ-ron kích hoạt, thêm nhiều nơ-ron vào chuỗi xảy ra tự nhiên, từ đó mã hóa chi tiết hơn về biểu diễn mê cung.
Điều quan trọng, nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các gợn sóng mở rộng cho phép các nơ-ron bắn chậm hơn được tuyển dụng vào các chuỗi của chúng. Các nghiên cứu trước đây của các tác giả đã chỉ ra rằng các tế bào thần kinh chậm chạp này sẽ tốt hơn trong việc thay đổi tính chất của chúng (nhiều nhựa hơn) khi một cái gì đó mới được học.
Ngược lại, các đối tác bắn nhanh hơn trong một gợn sóng có xu hướng bắt đầu chuỗi bất kể con chuột đi theo con đường nào. Nhóm của Buzsáki đã và đang xây dựng trường hợp các nơ-ron ‘cứng nhắc’ như vậy khái quát hóa qua các trải nghiệm, mã hóa các khía cạnh quen thuộc (thay vì tìm kiếm mới) của mỗi địa điểm mới gặp.
“Bước tiếp theo của chúng tôi sẽ là tìm cách hiểu làm thế nào các gợn sóng sắc nét có thể được kéo dài bằng các phương tiện không xâm lấn, mà nếu chúng tôi thành công sẽ có ý nghĩa trong việc điều trị rối loạn trí nhớ”, tác giả đầu tiên của ông Antonio Fernandez-Ruiz, tiến sĩ sau tiến sĩ Phòng thí nghiệm của Buzsáki.
Cùng với Buzsáki và Fernandez-Ruiz, các tác giả của Viện Khoa học thần kinh thuộc Đại học New York là tác giả đầu tiên Azahara Oliva, Eliezyer Fermino de Oliveira, Florbela Rocha- Almeida và David Tingley.
Công trình này được hỗ trợ bởi Học bổng sau tiến sĩ của Sir Henry Wellcome, Học bổng sau tiến sĩ EMBO -ALTF 120-2017, tài trợ của FAPESP 2017 / 03729-2, Viện Y tế Quốc gia tài trợ cho MH107394, NS074015, và U19NS104590.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi NYU Langone Health / Trường Y khoa NYU . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :