Unerforschten neuronalen Schaltung moduliert Speicher Stärke

Unerforschten neuronalen Schaltung moduliert Speicher Stärke

2019-05-14

Lernen, um zu vermeiden, negative Erfahrungen erfordert ein zusammenspiel von zwei unterschiedliche schaltkreise im Gehirn, die man zu interpretieren „Huch!“ und fahren lernen, und die anderen, unerwartet, wählen Sie in der Stärke, dass der Speicher, eine neue Frucht Fliegen-Studie zeigt.

„Diese Art von gain-regler ist wahrscheinlich in vielen Ebenen des Nervensystems, die in vielen Organismen,“ sagt Scripps-Forschung Neurowissenschaftler Seth Tomchik, Ph. D., Blei-Autor der Studie.

Das menschliche Gehirn besteht aus einer erstaunlichen Anzahl von Neuronen—etwa 86 Milliarden Euro, nach jüngsten Studien. Angesichts der Komplexität, Neurowissenschaftler arbeiten, um zu verstehen, wie lernen und Gedächtnis funktionieren beginnen Sie mit dem einfacheren Modell-Organismen. Menschen und Fliegen teilen einen Grad der grundlegenden Biologie, einschließlich des Vertrauens auf die neurotransmitter Dopamin und lernen.

„Wir wissen, mit Fliegen, genau wie bei Säugetieren gibt es Nervenzellen beteiligt, positive Verstärkung, es gibt Neuronen, beteiligt an der negativen Verstärkung—die Valenz Neuronen—und dann gibt es diese Dritte Gruppe,“ Tomchik sagt. „Niemand wusste wirklich, was Sie getan haben.“

Die Fruchtfliege Gehirn enthält acht Gruppen von Neuronen, die Dopamin produzieren. Drei von Ihnen finden sich in dem, was ist bekannt als die fliege Gehirns „Pilz Körper.“ Menschen haben nicht eine genaue Analog dem Gehirn-Bereich, aber andere Hirnregionen mit ähnlichen Funktionen. In Drosophila melanogaster, auch Fruchtfliege, der Pilz Körper ist ein Bereich, der äußerst sensibel auf Gerüche.

Vergangenheit Fliegen Gehirn Studien haben gezeigt, dass eine der Dopamin-produzierenden Gruppen, die in den Pilzkörper verarbeitet Wunsch-induzierende Erinnerungen, verbunden mit Gerüchen. („Mmmm, faulen Bananen!“) während die anderen guides vermeidendes Verhalten im Zusammenhang mit negativen Erfahrungen. („Huch, gefährlich Banane riechen!“)

Finden Sie heraus, die Rolle der Dritten Gruppe, bezeichnet als PPL2, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Erster Autor Tamara Boto, Ph. D., trainiert das Fliegen mit einem experiment beteiligt, bei denen Sie Frucht-wie Gerüche, während Sie gleichzeitig, indem Sie Ihnen einen leichten elektrischen Schlag.

Ihre konditionierte Reaktion visualisiert werden können unter einem Mikroskop durch Zugabe eines grün fluoreszierenden proteins, die releases Licht auf die Reaktion auf calcium. Calcium-Ionen werden freigesetzt, wenn die Neuronen kommunizieren. Die Stimulierung der PPL2 Neuronen während der Geruch Experimente verändert die Helligkeit der Fluoreszenz, wenn die Darstellung mit dem Geruch, ein Hinweis darauf, dass die Strukturen, die in lernen und Gedächtnis hatte, veränderte sich der Grad der Reaktion.

„Wenn wir aktiviert diese PPL2 Gruppe von Neuronen, wäre es eigentlich modulieren die Stärke des Gedächtnisses“, Tomchik sagt. „Wir sehen also, es gibt dopaminergen Neuronen Kodieren, den aversiven Reiz selbst, und dann gibt es dieses Zusatz-set, kann die Lautstärke nach oben oder unten auf, dass der Speicher.“

Die Fähigkeit von PPL2 zur Stärkung der Reaktion war eine überraschung, Boto fügt.

„Ich denke, es ist erstaunlich, dass es diese physiologische Wirkung, die sich in eine Verhaltens-Effekt,“ Boto sagt. „Dopamin ist wahrscheinlich nicht zu begeistern, auf seine eigene, aber die Resonanz ist größer, wenn es gepaart ist mit der stimulation dieser Gruppe von Neuronen.“

Die Studie, „Unabhängige Beiträge von Diskreten Dopaminerge Schaltkreise auf die Zelluläre Plastizität, Gedächtnis, Stärke und Valenz in Drosophila“ erscheint 14. Mai in der Fachzeitschrift Cell Reports.

Ein Nächster Schritt wird sein, zu erforschen, was regt PPL2 Neuronen und wie sich Ihre Aktivität beeinflusst andere Neuronen, die in das Speicher-Netzwerk, Tomchik sagt.

Die Untersuchung der Gehirn-schaltkreise zugrunde liegenden Erfahrung, lernen und Gedächtnis im Modell-Organismen bieten Einblicke in unsere eigene, komplexere Gehirne, Erkenntnisse, die helfen könnte uns zu verstehen, Themen wie sucht, PTSD, depression und neuroentwicklungsstörungen, Tomchik sagt.