מעגלי מוח שפוענחו לאחרונה הופכים את הזיכרונות ליציבים יותר כחלק מהלמידה, כך עולה ממחקר חדש בראשות חוקרי NYU Langone Health.
פורסם באינטרנט ב מַדָע ב-30 באוקטובר, המחקר מראה שפעילות בנתיבי איתות המחברים בין שני אזורי מוח, קליפת המוח האנטורינאלית ואזור CA3 של ההיפוקמפוס, עוזרת לעכברים לקודד במפות מעגלים במוח של מקומות.
המעגל האנטורינאלי/היפוקמפוס ידוע ממחקרים קודמים כבעל חשיבות מכרעת הן ליצירת זיכרון והן לזכירת זיכרונות על ידי השלמת דפוסים מרמזים חלקיים. זכירה מהימנה דורשת שמפות המקומות בהיפוקמפוס יישארו יציבות, ועומדות במידה מסוימת בשינויים בסביבה.
בעיות עם חישובים עצביים CA3 עלולות להוביל לתסמינים דומים לאלה של סכיזופרניה או הפרעת דחק פוסט טראומטית, אומרים מחברי המחקר – שבהם היציבות והדיוק של זיכרונות נכשלים. במקרים אלה, בלון קופץ במסיבה עלול לגרום לתגובת פחד מקפיא כאשר מוחו של חייל נזכר בטעות בפיצוץ פצצה.
המחקר שלנו, על ידי התמקדות ביציבות של ייצוגי ההיפוקמפוס, ממלא פער משמעותי בהבנה של האופן שבו תשומות ארוכות טווח שולטות במעגלים עצביים החיוניים להיזכרות בזיכרון."
Jayeeta Basu, PhD, מחברת מחקר בכירה, עוזרת פרופסור, מחלקות לפסיכיאטריה ומדעי המוח, NYU Langone Health
"הבנה טובה יותר של מעגלים התומכים במפות מקום עשויה להנחות את התכנון העתידי של טיפולים מדויקים יותר למצבים המשפיעים על הזיכרון", הוסיף באסו, חבר סגל במכון למדעי המוח התרגום ב-NYU Langone Health וזוכה לאחרונה בפרס הנשיאותי לקריירה מוקדמת למדענים ומהנדסים.
פעילות מעגלים חוזרת קובעת תבניות זיכרון
המחקר החדש סובב סביב תאי מוח הנקראים נוירונים, ש"יורים" – או יוצרים תנודות מהירות באיזון המטענים החיוביים והשליליים שלהם – כדי להעביר אותות חשמליים שמתאמים מחשבות וזיכרונות.
כאשר מטען מגיע לקצה הרחבות של תא מוח אחד, הוא גורם לשחרור כימיקלים של נוירוטרנסמיטורים הצפים על פני הפער בין תא אחד למשנהו. מהצד השני, הם עוגנים לחלבונים, שבהתאם לטבעם, מעודדים את תא העצב במורד הזרם לירות (עירור) או מעכבים את הירי שלו, אומרים החוקרים.
השילוב הזה של עירור ועיכוב משיג איזון המחטב "רעש" למחשבות, איזון שנשמר כשהמוח לא לומד (במצב מנוחה). במהלך הלמידה, לעומת זאת, חיזוקים בגירוי מקודדים זיכרונות חדשים, ודפוסי הפעילות של נוירונים קובעים את הספציפיות של הזיכרונות שהם מייצגים. הפעלה מחדש של נוירונים אלה בתבנית מוגדרת מזכירה זיכרון ספציפי, ומייצרת את ההתנהגות הקשורה – כגון למידה של עכבר שבו תגמול מי סוכר נמצאים במבוך אחד לעומת אחר.
ההתמקדות של המחקר הנוכחי היא בנוירונים עם שלוחות ארוכות שמתאמים פעילות בין אזורי מוח מרוחקים. מעט ידוע על האופן שבו תשומות תאים ארוכות טווח משפיעות על מעגלים מקומיים שכן המוח מאזן תבניות יציבות (מה שכבר ידוע) מול נתונים חדשים (על חוויות המשתנות ללא הרף) כדי ליצור זיכרונות.
צוות המחקר קבע ששני סוגים של הרחבות ארוכות טווח מהקורטקס האנטורינאלי הצידי לאזור CA3 מאותתים בו-זמנית לייצב את הפעילות של רשתות למידה של תאי מוח. באופן ספציפי, הרחבות גלוטמטריות מעוררות ארוכות טווח (LECGLU) ו-GABAergic מעכבות (LECGABA) נמצאו כמגבירות את הפעילות של אנסמבלים של נוירונים מחוברים לתמיכה בלמידה.
מחברי המחקר בחנו את האינטראקציות בין כניסות LEC לטווח ארוך ומעגלי CA3 ברמת התא הבודד. נמצא כי LECGLU גורם לגירוי ב-CA3, אך גם לעיכוב הזנה קדימה שכיוון את הירי, בעוד LECGABA דיכא את העיכוב המקומי הזה כדי לעכב (לעודד) את פעילות CA3. פעולה משולבת זו תמכה ביציבות ב-CA3 על ידי הפעלת פעילות חוזרת במעגלים מסוימים, קידוד זיכרונות של מקומות.
"עבודה זו ניתחה את המנגנון לפיו המוח מגביר את הגירוי של תאי המוח כדי להקדיש תשומת לב רבה יותר למידע חושי מסוים על ידי חיוג עיכוב במעגלי מיקרו מרכזיים", אומר מחבר המחקר הראשון וינסנט רוברט, PhD, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של באסו. "הצוות פירט מנגנון מעגל שמכוונן עדין את הדיאלוג בין עירור, עיכוב ומניעת עיכוב בשירות של יצירת זיכרון תלוי הקשר ויציבות מפת המקום."
יחד עם באסו ורוברט, מחברי המחקר מהמחלקה למדעי המוח ב-NYU Langone Health הם קילין אוניל, ג'ייסון מור, שאנון ראשיד, קארה ג'ונסון ורודריגו דה לה טורה ממעבדת באסו. מחברים נוספים הם בוריס זמלמן מהמרכז ללמידה וזיכרון באוניברסיטת טקסס, אוסטין, וקלאודיה קלופת מהמחלקה לביו-הנדסה באימפריאל קולג' בלונדון, חוקרת שותפה של Basu למענק R01 של BRAIN Initiative של מכון הבריאות הלאומי (NIH).
המימון למחקר סופק על ידי מענקי NIH 1R01NS109994, 1R01NS109362-01, 1RM1NS132981-01, 5T32MH019524-30, T32GM007308 מענק הדרכה, 3R091MH012S, R391MH012S, R321MH1012S, R32GM007308 1U01 NS099720 (BVZ), ו-1U01 NS094330. כמו כן, סיפקו תמיכה פרס מלגת מקנייט במדעי המוח, פרס מלגת קלינגשטיין-סיימון במדעי המוח, מענק מחקר של אגודת אלצהיימר לקידום גיוון, מלגת מחקר Sloan, פרס קרן Mathers, מענק מחקר של קרן Whitehall, פרס לחקר ג'וניור של האגודה האמריקאית לאפילפסיה, פרס Blas Frangione Young Investigator Research Foundation, Betten Young Investigator Research Foundation פרס, וקרן אמרלד.
