Новое исследование от нейробиологов MIT показывает мозговую схему, которая управляет, как воспоминания становятся связанными с положительными или отрицательными эмоциями. Кроме того, исследователи нашли, что они могли полностью изменить эмоциональную ассоциацию определенных воспоминаний, управляя клетками головного мозга с оптогенетикой – техника, которая использует свет, чтобы управлять деятельностью нейрона.Результаты, описанные в выпуске 27 августа Природы, продемонстрировали, что нейронная схема, соединяющая гиппокамп и миндалину, играет решающую роль в связывающейся эмоции с памятью. Эта схема могла предложить цель новых наркотиков, чтобы помочь рассматривать условия, такие как посттравматическое стрессовое расстройство, говорят исследователи.
«В будущем можно быть в состоянии разработать методы, которые помогают людям помнить положительные воспоминания более сильно, чем отрицательные», говорит Сузуму Тонегоа, профессор Пикауэра Биологии и Нейробиологии, директора Центра RIKEN-MIT Нервной Генетики Схемы в Институте Пикауэра MIT Изучения и Памяти и ведущего автора бумаги.Ведущие авторы газеты – Роджер Редондо, Говард Хьюз Медицинский Институт postdoc в MIT, и Джошуа Киме, аспиранте в Отделе MIT Биологии.
Изменение воспоминанийВоспоминания сделаны из многих элементов, которые сохранены в различных частях мозга. Контекст памяти, включая информацию о местоположении, где событие произошло, сохранен в клетках гиппокампа, в то время как эмоции, связанные с той памятью, найдены в миндалине.
Предыдущее исследование показало, что много аспектов памяти, включая эмоциональные ассоциации, покорны. Психотерапевты использовали в своих интересах это, чтобы помочь пациентам, страдающим от депрессии и посттравматического стрессового расстройства, но нервная схема, лежащая в основе такой податливости, не известна.В этом исследовании исследователи намереваются исследовать ту податливость с экспериментальной техникой, которую они недавно создали, который позволяет им помечать нейроны, которые кодируют определенную память или энграмму. Чтобы достигнуть этого, они маркируют гиппокампальные клетки, которые включены во время формирования памяти со светочувствительным белком, названным channelrhodopsin.
От того пункта на любое время те клетки активированы светом, мыши вспоминают память, закодированную той группой клеток.В прошлом году лаборатория Тонегоа использовала эту технику, чтобы внедриться, или «incept», ложные воспоминания у мышей, повторно активируя энграммы, в то время как мыши подвергались различному опыту. В новом исследовании исследователи хотели заняться расследованиями, как контекст памяти становится связанным с конкретной эмоцией.
Во-первых, они использовали свой маркирующий энграмму протокол, чтобы пометить нейроны, связанные с любым полезный опыт (для самцов мыши, социализирующих с самкой мыши) или неприятный опыт (умеренное поражение электрическим током). В этом первом наборе экспериментов исследователи маркировали клетки памяти в части гиппокампа названными зубчатым gyrus.Два дня спустя мыши были размещены на большой прямоугольной арене. В течение трех минут исследователи сделали запись который половина арены мыши, естественно предпочтенные.
Затем для мышей, которые получили создание условий страха, исследователи стимулировали маркированные клетки в зубчатом gyrus со светом каждый раз, когда мыши вошли в предпочтительную сторону. Мыши скоро начали избегать, что область, показывая, что оживление памяти страха было успешно.
Премиальная память могла также быть повторно активирована: Для мышей, которые были обусловлены вознаграждением, исследователи стимулировали их со светом каждый раз, когда они вошли в менее предпочтенную сторону, и они скоро начали проводить больше времени там, вспомнив приятную память.Несколько дней спустя исследователи пытались полностью изменить эмоциональные ответы мышей. Для самцов мыши, которые первоначально получили создание условий страха, они активировали клетки памяти, вовлеченные в память страха со светом в течение 12 минут, в то время как мыши провели время с самками мыши. Для мышей, которые первоначально получили премиальное создание условий, были активированы клетки памяти, в то время как они получили умеренные удары током.
Затем, исследователи снова помещают мышей в большую арену с двумя зонами. На этот раз мыши, которые первоначально тренировались со страхом и избежали стороны палаты, где их гиппокампальные камеры были активированы лазером теперь, начали проводить больше времени в той стороне, когда их гиппокампальные камеры были активированы, показав, что приятная ассоциация заменила боящийся. Это аннулирование также произошло у мышей, которые пошли от вознаграждения до создания условий страха.Измененные связи
Исследователи тогда выполнили тот же самый набор экспериментов, но маркировали клетки памяти в basolateral миндалине, регион вовлеченный в обработку эмоций. На этот раз они не могли вызвать выключатель, повторно активировав те клетки – мыши продолжали вести себя, поскольку они были обусловлены, когда клетки памяти были сначала маркированы.Это предполагает, что эмоциональные ассоциации, также названные валентностями, закодированы где-нибудь в нервной схеме, которая соединяет зубчатый gyrus с миндалиной, говорят исследователи.
Боящийся опыт усиливает связи между гиппокампальной энграммой и кодирующими страх клетками в миндалине, но та связь может быть ослаблена позже, когда новые связи сформированы между гиппокампом и клетками миндалины, которые кодируют непосредственные связи.«Та пластичность связи между гиппокампом и миндалиной играет важную роль в переключении валентности памяти», говорит Тонегоа.Эти результаты указывают, что, в то время как зубчатый gyrus клетки нейтральны относительно эмоции, отдельные клетки миндалины предварительно переданы, чтобы закодировать премиальная память или страх. Исследователи теперь пытаются обнаружить молекулярные подписи этих двух типов клеток миндалины.
Они также занимаются расследованиями, имеет ли оживление приятных воспоминаний какой-либо эффект на депрессию, в надежде на идентификацию новых целей наркотиков, чтобы лечить депрессию и посттравматическое стрессовое расстройство.Дэвид Андерсон, преподаватель биологии в Калифорнийском технологическом институте, говорит, что исследование делает существенный вклад в фундаментальное понимание нейробиологов мозга и также имеет потенциальные последствия для лечения психического заболевания.«Это – проявление силы современных основанных на молекулярной биологии методов для анализа процессов, таких как изучение и память, на уровне нервной схемы.
Это – одно из самых сложных исследований этого типа, который я видел», говорит он.Исследование финансировалось Мозговым Научным Институтом RIKEN, Говард Хьюз Медицинский Институт и Фонд JPB.