Hämmande neuroner kan vara nyckeln till spatial inlärning och minne
Hämmande neuroner kan vara nyckeln till spatial inlärning och minne
Nuri Jeong minns känslan av överraskning hon kände under en resa tillbaka till Sydkorea, när hon besökte mormor, som hade brottats med Alzheimers sjukdom.
"Jag hade inte sett henne på sex år, mon hon kände igen mig", sa Jeong, tidigare på Annabelle Singers Laboratory vid Wallace H. Coulters institutionen för biomedicinsk teknik vid Georgia Tech och Emory University.
"Jag förväntade mig inte det. Även om min mormor kämpade för att komma ihåg andra familjemedlemmar som hon såg hela tiden, kom hon på något sätt att komma ihåg mig", tillade Jeong.
"Det fick mig att undra på hur hjärnan skiljer mellan bekanta och nya upplevelser."
Den upplevelsen inspirerade Jeong att ge sig in på en djupgående utforskning av spatial inlärning och minne, vilket har resulterat i en ny studie som publicerades tidigare i månaden i tidskriften Nature.
I sin artikel förklarar Jeong, Singer och ett team av forskare vid Georgia Tech hur hjärnan snabbt lär sig och kommer ihåg viktiga platser.
"Hjärnan förlitar sig på spatial inlärning för att navigera i världen, oavsett om det handlar om att hitta en genväg genom ett nytt område eller komma ihåg var du parkerade din bil", säger Jeong, huvudförfattaren till artikeln.
Forskning fokuserar mestadels på excitatoriska neuroner i spatial inlärning. Jeong, Singer och teamet gick en annan riktning och undersökte den avgörande rollen av begränsning.
Mer specifikt tittade teamet på rollen av hämmande neuroner som kallas parvalbumin-interneuroner eller PV, i hippocampus - en liten del av hjärnan som hjälper till med inlärning, minne och spatial navigering.
Forskarna fann att när PV minskar sin aktivitet banar det väg för excitatoriska neuroner, som driver hjärnaktivitet, att stärka band och förstärka inlärningen.
"Tänk på PV som ett slags strömbrytare som hindrar våra hjärnkretsar från att bli galna", säger Singer.
"Denna forskning visar att hämning inte är statisk utan spelar en mycket ner dynamisk roll i hur vi lär oss och minns. Det handlar inte bara om att bromsa för att hålla våra hjärnor i schack. Det handlar om att exakt tima frisättningen av hämningen för att snabbt låta hjärnan koda viktig information."
Forskarna använde optogenetik - en teknik som används för att kontrollera neuroner med ljus - för att manipulera interneuroner i realtid. De övervakade tusentals neuroner i mushjärnan.
När djuren sprang genom en virtuell verklighetslabyrint och lärde sig platsen för en belöning, minskade PV-aktiviteten innan belöningen ens nåddes. Samtidigt, när forskarna förhindrade denna minskning av hämningen, misslyckades djuren med att lära sig.
"Vi blev förvånade över att PV minskade sin avfyrning när djuren närmade sig en inlärd belöningszon", sa Singer. "Minskningen förutspådde faktiskt belöningen. Detta utmanar den traditionella idén att mer neural aktivitet alltid är liktydigt med inlärning.
Forskningen har potentiella implikationer för forskningen inom Alzheimers, enligt Singer, eftersom hämningen är försämrad vid sjukdomen. Hon och hennes team vill förstå varför.
"När vi tänker på Alzheimers tänker vi ofta på en överaktiv hjärna", sa hon. "en det är inte bara ett volymproblem. Det är ett tids- och platsproblem. Om hämningen inte minskar på rätt plats i rätt ögonblick kan hjärnan får svärt att bilda nya minnen."
Studieresultaten har potentiella tillämpningar för Alzheimers, inlärningssvårigheter, till och med tekniker för att förbättra minnet genom icke-invasiv hjärnstimulering.
"Genom att studera hur den friska hjärnan lär sig avslöjar vi grundläggande principer som kan ha långtgående implikationer", sa Singer, som planerar att utforska hur PV fungera i sjukdomsmodeller framöver. "Om vi kan identifiera vad som går fel i dessa kretsar kan vi hitta ett sätt att återställa normal funktion och förbättra spatial inlärning."
För Jeong är forskningen som inspirerades av hennes mormor fortfarande personlig.
Innan hon tog sin doktorsexamen i neurovetenskap vid Emory 2023 råkade hon ut för en bilolycka som höll tillbaka henne ett par månader.
Hon hade gott om tid under sin återhämtning att tänka på sin framtid. Nu använder hon sin neurovetenskapliga expertis som företagsutbildare och personlig coach i sitt företag Goals Unhindered.
"Men min första kärlek var forskning, och den här studien är en påminnelse för mig om hämning i hjärnan, liksom motgångar i livet, inte bara handlar om att stoppa aktivitet", sa hon. "Det handlar om att lära sig och forma nya minnen, och hur vi tar oss fram i världen."
Kommentarer
Skicka en kommentar