A múlt és a jövő tanulását az észlelésváltásokon keresztül összekapcsoló áramköri mechanizmus 1. rész

A hosszú távú memória kialakítása energetikailag költséges. Azok az idegi mechanizmusok, amelyek az állatot a gyümölcsöző társulások azonosítására irányítják, ezért fontos túlélési előnyökkel járnak. Itt megvilágítunk egy Lymnaea áramköri mechanizmust, amely lehetővé teszi az emlékezet számára, hogy az észlelés változásán keresztül új memóriaképződést alakítson ki. Pontosabban, az erős klasszikus kondicionálás olyan pozitív változást idéz elő az észlelésben, amely megkönnyíti a későbbi és egyébként hatástalan gyenge asszociáció robusztus megtanulását.

A hosszú távú memória az egyik legfontosabb memóriatípus az emberi agyban. Ez az alapja annak, hogy az emberek új ismereteket és tapasztalatokat sajátítsanak el mindennapi életük során. A hosszú távú memória révén az emberek jobban megérthetik és kezelhetik az élet különféle problémáit, és fejleszthetik intelligenciájukat és gondolkodási képességüket. A memória az emberi agy azon képessége, hogy a memóriát működteti, amely meghatározza az információk mennyiségét és minőségét, amelyekre az emberek emlékezhetnek és menthetnek.

A hosszú távú memória és a memória között elválaszthatatlan kapcsolat van. Csak jobb memóriával tudják az emberek jobban használni és alkalmazni a hosszú távú memóriát, és jobban megszerezni belőle tudást és tapasztalatot. Ugyanakkor a hosszú távú memória a memória javulását is elősegítheti. Mert ha az emberek gyakran sajátítanak el új ismereteket életük során, és tovább halmozzák és alkalmazzák az új ismereteket, akkor fokozatosan javíthatják memóriaszintjüket.

A hosszú távú memória és a memória hatékonyabb működése érdekében az embereknek oda kell figyelniük néhány módszerre. Mindenekelőtt figyeljen a részletekre és figyeljen, és a tanulás, a munka és az élet során a lehető legtöbb fontos információra figyeljen és emlékezzen. Másodszor, javíthatja memóriáját folyamatos edzéssel, például olvasással, játékkal vagy rendszeres testmozgással, hogy javítsa az agy memóriaképességét. Emellett a pozitív attitűd és a kíváncsiság megőrzése, az új ismeretek és tapasztalatok folyamatos befogadására való hajlandóság is fontos tényező a hosszú távú memória és memória fejlesztésében.

Összefoglalva, a hosszú távú memória és a memória egymást erősítő tényezők párja. Csak ha teljes játékot adunk mindkettőjüknek, akkor többet profitálhatunk az életből, és gyakorolhatjuk intelligenciánkat és gondolkodási képességeinket. Ezért tanuljunk aktívan, figyeljünk a részletekre, maradjunk kíváncsiak, fogadjunk el új ismereteket, tapasztalatokat, fejlesztjük folyamatosan memóriánkat és a hosszú távú memória képességeinket. Látható, hogy javítanunk kell a memóriánkat. A Cistanche deserticola jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola egy hagyományos kínai gyógyászati ​​anyag, számos egyedi hatással, amelyek közül az egyik a memória javítása. A darált hús hatékonyságát a benne található különféle hatóanyagok jelentik, beleértve a savakat, poliszacharidokat, flavonoidokat stb. Ezek az összetevők különféle módon elősegíthetik az agy egészségét.

Kattintson a know-kiegészítőkre a memória javítása érdekében

Az áramkör disszekciós megközelítései feltárják a felelős neurális vezérlőhálózatot, amelyet kölcsönös gátlási motívum jellemez. Ez egyrészt beállítja az észlelési állapotot, másrészt az új tanulás kapuzásának fővezérlőjeként működik. A farmakológiai áramkör in vivo manipulációja teljes mértékben helyettesíti az erős paradigma tanulást, befogadóbb állapotba tolva a hálózatot, hogy lehetővé tegye a későbbi gyenge paradigma tanulást.

Így az észlelési változás csatornát biztosít a múltbeli és jövőbeli memóriatárak összekapcsolásához. Javasoljuk, hogy ez a mechanizmus figyelmeztesse az állatokat a tanulásban gazdag időszakokra, csökkentve az új memóriaszerzés küszöbét.

BEVEZETÉS

A tanulás és a hosszú távú memória (LTM) kialakítása fontos, de energetikailag költséges folyamat, különösen a korlátozott anyagcsere-költségvetésű állatok esetében (1, 2). Mint ilyenek, az idegi stratégiák, amelyek segíthetnek azonosítani a legrelevánsabb vagy legtermékenyebb asszociációkat, valószínűleg nagyon előnyösek a túlélés szempontjából. Az ilyen irányított tanulás támogatására szolgáló neuronális mechanizmusok azonban nem ismertek. Egy állat korábbi tapasztalata, hogy az új memória kialakulásának segítésére jelentkezzenek, de a múltbeli és a jövőbeli tanulás összekapcsolása kevéssé ismert.

Az egyik lehetséges betekintés humán tanulmányokból származik, amelyek azt mutatják, hogy a korábbi tanulás figyelmi moduláción keresztül hangolja az észlelést, ami irányítja az észlelési feldolgozást a jövőbeni feladatok során, és javítja a teljesítményt (3–5). Ez felveti annak az érdekes lehetőségét, hogy az észlelési változások fontos csatornát jelenthetnek a múlt és az új tanulás összekapcsolására.

Az egyszerű gerinctelen modelleket széles körben kiaknázták a tanulás és a cselekvés kiválasztásához szükséges alapvető idegi mechanizmusok tisztázására (6–14). Itt Lymnaea-t, egy kialakult puhatestű-rendszert (15–22) használtunk, hogy közvetlenül megvizsgáljuk a memória, az észlelés és az új tanulás közötti kapcsolatot. Ez az állat egyetlen edzés után gyorsan asszociációkat tud kialakítani az ingerek között, és az így létrejövő emlékezet több hétig fennmarad (23, 24).

A központi idegrendszer neuronjai nagyok, azonosíthatók és hozzáférhetők, és a kondicionált válasz kifejezésének mögöttes áramköreit alaposan jellemezték (15, 25–27), így ez egy lenyűgöző választás a részletes viselkedési és áramköri szintekhez. vizsgálatok. Itt kétféle étvágygerjesztő klasszikus kondicionáló paradigmának vetettük alá az állatokat: egy erős, amely stabil LTM-et indukál, és egy gyenge, amely nem. Ha szekvenciálisan mutatjuk be (erős, majd gyenge), a gyenge edzési paradigmában használt kondicionált inger ezt követően robusztus kondicionált választ ad.

Mind a viselkedési, mind az elektrofiziológiai leolvasások segítségével bemutatjuk, hogy míg a gyenge edzés során használt ingereket az állat eredetileg kétértelműnek/bistabilnak érzékeli (pozitívnak és negatívnak egyaránt), a korábbi erős tanulás ezt az észlelést stabil pozitív állapotba tolja el. Meghatározzuk a felelős vezérlő mikroáramkört is, bizonyítva, hogy két antagonista táplálkozási viselkedés közötti kompetitív kölcsönhatások szabályozásával működik, lehetővé téve a pozitív tanulási asszociációk küszöbének dinamikus megváltoztatását.

A megváltozott észlelés farmakológiai replikációja in vivo teljes mértékben helyettesítheti az erős memória megszerzését, és a hálózatot egy befogadóbb állapot felé torzítja, hogy új pozitív asszociációkat tegyen lehetővé. Tanulmányunk egy kulcsfontosságú mechanizmust tár fel a múlt és a jövő tanulásának összekapcsolására az észlelés változásán keresztül. Feltételezzük, hogy ez arra szolgál, hogy jelezze az állat számára egy potenciálisan tanulásban gazdag környezetet, lehetővé téve új pozitív asszociációk kialakulását olyan jelekre, amelyeket egyébként figyelmen kívül hagynának.

EREDMÉNYEK

A korábbi tanulás megkönnyíti az új memóriaszerzést

A Lymnaea robusztus és hosszan tartó emlékeket képez egyetlen semleges és jutalmazó inger párosítása után (23, 24). Itt ezt a rendszert használtuk annak vizsgálatára, hogy a különböző tanulási események hogyan hatnak egymásra. Két különböző edzési protokollt hoztunk létre: Az elsőben az amil-acetát [AA; a kondicionált inger (CS)] és 0,33% szacharóz [S; a feltétel nélküli inger (US)], amely LTM-et (17) indukált, amely az edzés után 4 vagy 24 órával tesztelt CS-re adott megnövekedett táplálkozási válaszként fejeződött ki (1. ábra, A és B; S1A ábra; és S1 film).

A tanult eredmény robusztussága alapján ezt az "erős" képzési paradigmák közé soroltuk. A második protokollban egy alternatív CS-t, a gamma-nonalaktont (GNL) párosítottuk, amely semleges ingerként nem különbözött az AA-tól (S1B ábra), alacsonyabb szacharózkoncentrációval (s; {{2} },11%, USA). Ez a párosítás nem volt elegendő a memória indukálásához, amikor az edzés után 1, 3, 4 vagy 24 órával tesztelték (1C. ábra és S1C. ábra), ezért a "gyenge" edzési paradigma közé sorolták. Ezt követően megvizsgáltuk, hogy a képzési protokollok közötti interakciók befolyásolhatják-e a tanulás eredményét. Ennek érdekében létrehoztunk egy kettős képzési paradigmát, amelyben az állatok erős tréninget kaptak, majd egy 4-órás szünet után gyenge tréning következett (1D. ábra). Nevezetesen, ezzel a protokollal azt találtuk, hogy a gyenge képzés miatt most egy robusztus LTM jött létre (1D ábra és S2A ábra).

Ezt az eredményt nem magyarázta az inger általánosítása, mivel az erős edzés (AA + S) önmagában nem változtatta meg a GNL-választ a naiv állatokhoz képest (1D ábra és S2A ábra). Ezenkívül az erős edzés (AA + S) utáni memóriát nem zavarta meg a gyenge edzés (GNL + s), ami megerősíti, hogy az emlékek között nem történt visszamenőleges interferencia (1D ábra és S2A ábra). A hatás nem függött attól sem, hogy az erős vagy gyenge edzés során melyik CS-t alkalmazták; megfordítva azt a paradigmát, hogy a GNL-t használjuk CS-ként erős edzésben, és AA-t használjunk CS-ként gyenge edzéseknél, szintén ugyanazt az eredményt hozta (S2B ábra). Az erős edzést követő gyenge edzési memória fennmaradásának tesztjében kimutattuk, hogy a memórianyom 48 órával később is jelen volt (S2C ábra). Az erős US bemutatása önmagában 4 órával a gyenge edzés előtt nem növelte a GNL választ (S2D ábra), ami arra utal, hogy a hatás kifejezetten a korábbi erős memória megszerzésétől függött.

Az előzetes erős memóriaszerzés szükségességének további tesztelése érdekében kettős képzési paradigmát hajtottunk végre, amelyben az állatok két gyenge edzést kaptak 4 órás különbséggel (AA + s/GNL + s vagy GNL + s/AA + s), és megállapítottuk, hogy egyik CS-hez sem volt memória (S2E ábra). Ezután megvizsgáltuk az erős és gyenge edzés közötti időintervallum fontosságát. Azt találtuk, hogy a gyenge képzés elegendő volt LTM indukálásához, amikor az erős edzés után 30 perc és 4 óra között mutatták be, ami arra utal, hogy van egy kritikus tanulás utáni időablak, amelyben az új memóriaszerzés megkönnyíthető (S3A ábra).

Végül meghatároztuk az edzés időbeli sorrendjének fontosságát, különösen, hogy az erős edzés képes-e visszamenőleg javítani a gyenge edzés által kiváltott memórianyomot. Azt találtuk, hogy a gyenge edzés nem volt elegendő az LTM kiváltására, ha 4 órával megelőzte az erős edzést (1E és S3B ábra), ami azt mutatja, hogy a gyenge edzés hatékonysága kritikusan függ a korábbi erős edzéstől. Ezek az eredmények együttesen arra utalnak, hogy az erős memória korábbi megszerzése és megszilárdítása csökkenti az új étvágygerjesztő tanulás küszöbét.

A korábbi tanulás megváltoztatja az új tanulási esemény megítélését

Hogyan javítja a korábbi erős tanulás az új memória kialakulását? Tekintettel a szükséges edzés szigorú sorrendjére (erős, majd gyenge), azt feltételeztük, hogy az erős memória megváltoztathatja az állat észlelését a CS + US kombinációról a későbbi gyenge edzés során, növelve a gyenge tréning pozitív értékét oly módon, hogy asszociáció erősödik.

Ennek az ötletnek a tesztelésére kihasználtuk azt a tényt, hogy a bemutatott inger észlelése – pozitívtól a negatívig – közvetlenül kiolvasható a Lymnaea-ból, számszerűsítve a lenyelés és a kiáramlási események számát (2A ábra) (16). . A CS + US párosítása során a gyenge edzési protokollban az állatok vegyesen hajtották végre a bekebelezést és a harapást, gyakran csúsztatva a két viselkedés rohamai között (2B. ábra). Ezzel szemben, amikor ezt erős tréning előzte meg, a lenyelés és az evés aránya szignifikánsan magasabb volt (2. ábra, C és D), és több állat egyáltalán nem végzett evésharapást a gyenge edzés hatására (2E. ábra).

Továbbá, hogy megvizsgáljuk az észlelési stabilitást gyenge edzés közben, összehasonlítottuk a CS + US prezentáció során kiváltott harapáspárokat, hogy meghatározzuk, váltottak-e az állapotok között (bevétel/egest és egest/benyelés), vagy stabilak maradtak-e (benyelés/benyelés és egest/egest). . Ez feltárta az állapotok közötti átmenet valószínűségének jelentős csökkenését, ami arra utal, hogy az előző erős edzés megváltoztatja és stabilizálja az edzés érzékelését (S4 ábra, A-tól E-ig). Az erős tréning US bemutatása önmagában, 4 órával a gyenge edzés előtt, nem okozott változást a lenyelési/lenyelési viselkedésben azokhoz az állatokhoz képest, amelyek nem részesültek erős tréningben, ami azt mutatja, hogy a magas szacharóz önmagában energiaértéke erős edzés során nem a lenyelési viselkedésre való torzítás forrása (S5 ábra, A–D).

Ezenkívül a 4 órával korábbi korábbi gyenge edzés (AA + s) sem változtatta meg a későbbi gyenge edzés észlelését, ami megerősíti, hogy a múltbeli erős memória megszerzése szükséges a gyenge edzés észlelésének megváltoztatásához (S5 ábra, A-tól). D). Kizártuk annak a lehetőségét is, hogy a korábbi erős vagy gyenge edzés egyszerűen megváltoztatta a gyenge edzés során használt CS-re vagy US-re adott reakciót (S6. ábra, A-D). Eredményeink együttesen azt mutatják, hogy a naiv állatok a gyenge tréning során alkalmazott CS + US-t kétértelmű/bistabil ingerként érzékelik, és hogy a korábbi erős tréning az állatok gyenge tréningről alkotott észlelését stabil állapotba tolja, a viselkedési kifejezést a pozitív (lenyelés) irányába torzítja. negatív (egestion) viselkedés.

A gyenge képzés megítélésében bekövetkezett változásokat a hálózati állapot változásai okozzák

Ezután azon idegi változások azonosítását tűztük ki célul, amelyek hátterében állnak a gyenge edzés során használt CS + US észlelésében bekövetkezett eltolódás, amely összefüggésben áll az új memóriaszerzéssel. Ez könnyen elérhető Lymnaeában a jól hozzáférhető és jól definiált idegi áramköröknek köszönhetően, amelyek szabályozzák a táplálkozási viselkedést. Pontosabban, intracelluláris felvételeket készítettünk a B11 fázisváltó tápláló motoneuronról, amely a relatív aktivitás leolvasását biztosítja mind a beviteli, mind az egestion áramkörökben, és így a belső hálózat állapotának in vitro méréseként szolgál (2F. ábra). Izolált agyakban, ahol az érzékszervi utak hiányoztak, összehasonlítottuk ezt a leolvasást mindkét naiv állatnál, illetve azoknál, amelyek korábban erős képzésben részesültek.

Az in vivo eredményeinkkel összhangban a naiv állatokból származó preparátumok számos ritmikus aktivitási mintát mutattak, amelyekről ismert, hogy az eesztációs ciklusok hátterében állnak (fiktív evés), míg azok, amelyek erős edzést tapasztaltak, szinte kizárólag a lenyelési ciklusok elektrofiziológiai kifejeződése felé hajlottak (fiktív lenyelés; 2. ábra). , G-től J-ig, és S7A ábra). Ezenkívül a cikluspárok vizsgálatával azt találtuk, hogy a naiv készítmények nagyobb arányban váltanak át a lenyelési és az emésztési ciklusok között, mint az erős képzésben részesült készítmények (S7, B-E ábra). Azok a preparátumok, amelyek előzetesen gyenge képzésben részesültek, nem mutattak szignifikáns különbséget fiktív motoros programjaikban a naiv készítményekhez képest (S7, F-K ábra). Ez meggyőző bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy az erős képzés tanulás által kiváltott eltolódást és stabilizációt vált ki a hálózati állapotban.

Ezután megvizsgáltuk, hogy az erős edzés megváltoztatta-e az etetési áramkör „reakciókészségét”. Ennek érdekében stimuláltuk a mediális ajak idegét (MLN), egy projekciós útvonalat, amely kemoszenzoros bemenetet szállít az ajak struktúráiból a központi idegrendszerbe (28), amelyről ismert, hogy az erős fiktív táplálást hajtja végre (29). Ez a stimuláció nem kódol specifikus információt az inger természetéről, hanem aktiválja az összes kemoszenzoros projekciót, lehetővé téve annak tesztelését, hogy az erős edzés kivált-e általános érzékenyítő hatást, függetlenül az étvágygerjesztő jelzéstől. Ezt figyeltük a B9-en, egy motoneuronon, amely az áramkör táplálkozási ciklusait jelzi, és az agyi óriássejten (CGC), egy kulcsfontosságú azonosított moduláló neuronon, amely étvágygerjesztő jelekből gerjesztést kap (30). Azt találtuk, hogy sem az etetési ciklusok száma, sem a CGC tüskegyakorisága nem különbözött szignifikánsan a naiv és a betanított készítmények között (S8. ábra, A-D) ajakideg stimulációt követően.

Ezek az eredmények együttesen azt mutatják, hogy az erős tréning nem váltja ki az állat általános érzékenyítését, amely fokozza az étvágygerjesztő jelzésekre adott válaszokat. Inkább a tanulás által kiváltott eltolódás következik be a hálózati állapotban az erős edzés után, ami a hálózatot a beviteli ciklusok generálása felé torzítja. Azt javasoljuk, hogy ez álljon az ezen állatoknál megfigyelhető megváltozott észlelés hátterében, ami viszont javítja az új emlékek megszerzésére való képességüket.

For more information:1950477648nn@gmail.com