Arhitectura memoriei umane: perspective din înregistrările cu un singur neuron uman

Contact: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Ueli Rutishauser,1,2,3 Leila Reddy,4,5 Florian Mormann,6 și Johannes Sarnthein7,8

1 Departamentul de Neurochirurgie, Centrul Medical Cedars-Sinai, Los Angeles, California 90048,

2 Centrul pentru Științe Neurale și Medicină, Departamentul de Științe Biomedicale, Centrul Medical Cedars-Sinai, Los Angeles, California 90048,

3 Divizia de Biologie și Inginerie Biologică, Institutul de Tehnologie din California, Pasadena, California 91125,

4 Université de Toulouse, Centre de Recherche Cerveau et Cognition, Toulouse, 31052, Franța,

5 Centre National de la Recherche Scientifique, Toulouse, 31052, Franța,

6 Departamentul de Epileptologie, Spitalul Universitar Bonn, 53105 Bonn, Germania,

7 Klinik für Neurochirurgie, Universitäts Spital und Universität Zürich, 8091 Zürich, Elveția și

8 Neuroscience Center Zurich, Universität Zürich und ETH Zürich, 8057 Zürich, Elveția

Descifrarea mecanismelor memoriei umane este un obiectiv central al neuroștiinței, atât din punctul de vedere al biologiei fundamentale a memoriei, cât și din punctul de vedere al relevanței sale translaționale. Aici, trecem în revistă câteva contribuții pe care înregistrările de la neuroni la oameni implantați cu electrozi în scopuri clinice le-au adus în acest scop. Înregistrările din lobul temporal medial, inclusiv din hipocamp, dezvăluie existența a două clase de celule: cele care codifică reprezentări foarte selective și invariante ale conceptelor abstracte și celule selective pentru memorie a căror activitate este legată de familiaritate și regăsire episodică. Perspectivele derivate din observarea acestor celule la oamenii care se comportă includ faptul că reprezentările semantice sunt activate înaintea reprezentărilor episodice, că conținutul memoriei și puterea memoriei sunt segregate și că activitatea ambelor tipuri de celule este legată de conștientizarea subiectivă, așa cum se așteaptă de la un substrat pentru memoria declarativă. . Celulele selective vizual pot rămâne active în mod persistent timp de câteva secunde, dezvăluind astfel un substrat celular pentru memoria de lucru la oameni. O perspectivă generală este că codul neuronal al memoriei umane este interpretabil la nivelul unui singur neuron. În comun, studiile de înregistrare intracraniană încep să dezvăluie aspecte ale blocurilor de construcție ale memoriei umane la nivel de celule unice. Această lucrare stabilește o punte către munca la nivel celular la animale, pe de o parte, și literatura extinsă despre imagistica neinvazivă la oameni, pe de altă parte. Mai larg, această lucrare este un pas către o înțelegere mecanică detaliată a memoriei umane, care este necesară pentru a dezvolta terapii pentru tulburările de memorie umană.

Cuvinte cheie: un singur neuron; memoria umană; hipocampus; amigdala; cortexul entorinal; memorie episodica

beneficii cistanche de deșert: îmbunătățirea memoriei

Introducere

Cum se face că rememorarea evenimentelor autobiografice proeminente are ca rezultat experiența fenomenologică de „amintire” (Tulving, 2002), care este însoțită de o multitudine de amintiri asociate cu ceea ce simțeam în acel moment, ce simțeam și ce spunea cineva pentru noi? O perspectivă unică asupra acestor întrebări fundamentale a fost obținută prin înregistrarea de la un singur neuroni la pacienții umani implantați cu electrozi în scopuri clinice (Engel și colab., 2005; Suthana și Fried, 2012; Johnson și Knight, 2015; Rutishauser, 2019). Această tehnică permite investigatorilor să observe activitatea neuronilor individuali în zone ale creierului uman critice pentru memorie (Fried et al., 2014), în timp ce pacienții îndeplinesc sarcini în care își raportează experiența subiectivă, cum ar fi cu ce încredere cred că este prezentată o față. este familiar. Această lucrare începe să dezvăluie elementele de bază ale memoriei umane (Quiroga, 2012, 2019; Rutishauser, 2019) și, prin urmare, să identifice caracteristicile organizării memoriei care pot fi unic umane și altele care sunt împărtășite cu alte specii, construind astfel o punte către literatură mai largă.

În descrierea acestor studii, subliniem, de asemenea, utilitatea rapoartelor comportamentale. Amintirile declarative sunt amintiri al căror conținut se ridică în conștientizare, astfel încât existența lor să poată fi „declarată”, o trăsătură a memoriei care poate fi studiată direct la oameni. Importanța experienței fenomenologice de recuperare a unei amintiri episodice (adică „călătoria mentală în timp”) (Boyer, 2008; Suddendorf și colab., 2009) pentru cogniția umană este amplu demonstrată de efectul profund al pierderii acesteia din cauza leziunilor sau neurodegenerative. tulburări. Înregistrarea de la un singur neuroni la oameni oferă o oportunitate unică de a descifra mecanismele care stau la baza, astfel încât, în cele din urmă, să putem dezvolta noi modalități de tratament pentru aceste tulburări temute ale minții umane.

beneficii cistanche pentru sănătate: îmbunătățirea memoriei

Blocuri de construcție ale amintirilor episodice: celulele selective de memorie

Neuronii din MTL uman semnalează dacă stimulii sunt noi sau familiari (Fried și colab., 1997; Rutishauser și colab., 2006, 2008; Viskontas și colab., 2006), dezvăluind astfel un substrat cu un singur neuron pentru această caracteristică de bază a episodului. memorie. Caracterizarea acestor neuroni în detaliu a constituit un accent major din mai multe motive. În primul rând, un anumit eveniment are loc o singură dată, necesitând astfel plasticitate rapidă. În al doilea rând, detectarea cu succes a noutății este o condiție prealabilă pentru codificare, permițând astfel semnalelor de noutate (Knight, 1996) să servească drept semnale care indică codificare. În al treilea rând, familiaritatea este gradată: un stimul poate fi fie vag familiar, fără atribute asociate, fie foarte familiar cu multe atribute asociate (rememorare). În al patrulea rând, pentru ca o memorie să fie declarativă, subiecții trebuie să fie capabili să declare prezența sau absența memoriei. Astfel, un răspuns neuronal legat de noutate/familiaritate ar trebui să prezică conștientizarea sau încrederea subiectivă pentru a fi relevante pentru memoria declarativă. Corelațiile cu un singur neuron ale multor dintre aceste proprietăți au fost acum identificate.

Răspunsul celulelor selective de memorie diferențiază între stimulii noi și cei familiari. Astfel de celule au fost identificate în MTL, inclusiv în hipocamp, amigdala, cortexul entorinal și cortexul parahipocampal. Au fost identificate două tipuri de celule selective de memorie: un tip de noutate și un tip de familiaritate, care își măresc răspunsul față de linia de bază pentru stimuli noi și, respectiv, familiari (Fig. 1A). Răspunsurile acestor celule sunt compatibile cu cele patru criterii prezentate mai sus. În primul rând, ele exprimă învățarea cu o singură încercare (Rutishauser și colab., 2006; Kaminski și colab., 2018). În al doilea rând, blocarea de fază la oscilațiile theta a tipului de noutate al celulelor selective de memorie indică succesul sau eșecul codificării (Rutishauser et al., 2010). În al treilea rând, răspunsul lor este gradat, cu răspunsuri însoțite atât de familiaritate, cât și de regăsirea cu succes a unui stimul asociat mai mare decât cele care sunt însoțite doar de familiaritate, dar fără regăsirea unei asocieri învățate anterior (Fig. 1D). Acest efect a fost demonstrat atât pentru reamintirea cu indicii a elementelor pereche (Staresina și colab., 2019; Derner și colab., 2020), cât și pentru reamintirea sursă spațială indicată (Rutishauser și colab., 2008). În al patrulea rând, răspunsul celulelor selective de memorie diferențiază între deciziile corecte, altfel identice, care sunt luate fie cu încredere subiectivă ridicată, fie cu o încredere subiectivă scăzută (Fig. 1B) (Rutishauser și colab., 2015). Împreună, acest lucru arată că răspunsul celulelor selective de memorie din MTL uman este probabil o reflectare a memoriei episodice. Următorul obiectiv cheie este de a determina modul în care este calculat semnalul transportat de celulele selective de memorie și unde apare plasticitatea exprimată de aceste celule.

Proprietățile de răspuns ale celulelor selective de memorie oferă constrângeri asupra modului în care ar putea fi calculat semnalul pe care îl transportă. În primul rând, latența lor de răspuns este lungă: răspunsul lor diferă între stimulii noi și cei familiari începând cu 450 ms după debutul stimulului. În raport cu latențele de răspuns ale neuronilor din neocortexul senzorial, acest lucru este lent și prea târziu pentru unele comportamente, cum ar fi categorizarea de bază (Thorpe și colab., 1996). În schimb, această latență lungă sugerează că semnalul transportat de celulele selective pentru memorie este legat de memoria declarativă, care funcționează la o scară de timp mai lentă. În sprijinul acestui punct de vedere, potențialele evocate înregistrate cu EEG ale scalpului care sunt legate de memoria declarativă (de exemplu, N400 sau componenta negativă tardivă) apar cu latențe la fel de lungi (Mormann și colab., 2005). În al doilea rând, majoritatea neuronilor cu răspunsuri de familiaritate/noutate în MTL nu sunt adaptați la conținutul memoriei (Fig. 1C).

În plus față de codificarea noutății/familiarității în memoria de recunoaștere, răspunsurile selective ale memoriei au fost observate și în timpul regăsirii indicii în sarcinile de memorie asociativă (Fig. 1D). În această sarcină, a fost identificat un tip de celulă selectivă pentru memorie care a semnalat dacă un stimul asociat cu un indiciu a fost recuperat sau nu, dar nu care a fost identitatea elementului recuperat (Staresina și colab., 2019). O concluzie generală a acestor înregistrări este că MTL-ul uman conține un cod ortogonal pentru conținutul memoriei și familiaritate (Rutishauser și colab., 2015; Staresina și colab., 2019; Derner și colab., 2020).

capsule cistanche: îmbunătățirea memoriei

Blocuri de construcție ale amintirilor episodice: celule conceptuale invariante semantic

Răspunsul multor neuroni din amigdala umană, hipocampus, cortexul entorinal și cortexul parahipocampal este legat de interpretarea vizuală la nivel înalt a stimulilor. A fost descoperit un continuum de astfel de celule (de exemplu, vezi Fig. 2A-C), de la celule de categorie relativ larg reglate la celule mai slab reglate care semnalizează concepte semantice, până la celule de concepte foarte rare și invariante care răspund ori de câte ori un imaginea arată un anumit individ. Ne referim la astfel de celule împreună ca „selective vizual”, dar acest lucru nu înseamnă că aceste celule nu răspund și la alte modalități (Quiroga și colab., 2009). Cel mai larg tip de celule selective vizuale sunt categoria neuronilor (Fig. 2C), care răspund de fiecare dată când este afișată o imagine aparținând unei anumite categorii vizuale ample (Kreiman et al., 2000). Exemple de categorii de neuroni sunt neuronii care răspund la fețe (Minxha et al., 2017), animalele (Mormann et al., 2011), scenele în aer liber (Mormann et al., 2017), fructele (Minxha și colab., 2020) și diverse alte categorii de obiecte (Reber et al., 2019). Răspunsul celulelor categoriei este insensibil dacă un stimul este nou sau familiar, precum și dacă un stimul a fost recuperat cu încredere ridicată sau scăzută (Rutishauser et al., 2015); acest lucru nu exclude suprimarea repetiției de scurtă durată (Pedreira și colab., 2010; Minxha și colab., 2020). La cealaltă extremă a selectivității și invarianței se află „celulele conceptuale”, care devin active pentru scurt timp doar atunci când este prezentat un anumit concept de nivel înalt (Quiroga și colab., 2005). Astfel de celule se pot dezvolta relativ rapid, așa cum este demonstrat de celulele care răspund la experimentatori necunoscuți anterior subiectului (Fig. 2B). Majoritatea celulelor conceptuale răspund la concepte cunoscute personal de persoana de la care a fost înregistrat neuronul (Viskontas et al., 2009). În timp ce răspunsul celulelor conceptuale este rar, aceste celule nu sunt rare: s-a estimat că 2-5 milioane de celule MTL răspund la un anumit concept (Waydo et al., 2006).

Răspunsul celulelor selective vizual indică dacă un anumit stimul a intrat în conștientizarea subiectului, așa cum este declarat în raportul subiectiv (Kreiman și colab., 2002; Quiroga și colab., 2008, 2014; Rey și colab., 2014; Reber și colab., 2017). Cu cât o celulă conceptuală este mai anterioară în MTL, cu atât este mai probabil ca activitatea sa să covariaze cu conștientizarea (Reber și colab., 2017; Fu și Rutishauser, 2018). Opinia conform căreia răspunsurile celulelor selective vizual sunt legate de conținutul actual al conștientizării este susținută, în plus, de constatarea că, în scenele dense, celulele de categorie semnalează identitatea categorică a stimulului asistat în prezent, o constatare care se aplică atât în ​​cazul celor deschise, cât și asupra celor ascunse. atenție (Minxha și colab., 2017). Celulele selective vizual par astfel bine potrivite pentru a codifica amintiri declarative, care sunt amintiri care au crescut în conștientizare.

Timpul care se scurge între apariția unui stimul și un răspuns diferențial al celulelor selective vizual este de;300 ms (Mormann și colab., 2008; Rutishauser și colab., 2015). Latența până când o celulă individuală începe să răspundă este invers proporțională cu selectivitatea sa, răspunsurile mai selective apar mai târziu (Mormann et al., 2008). Acest lucru este târziu în comparație cu răspunsurile din zonele senzoriale măsurate folosind tehnici similare (Self și colab., 2016), dar mai devreme decât cel al celulelor selective de memorie (discutat mai sus). De asemenea, această latență lungă este ceea ce se așteaptă de la un stimul care a crescut în conștientizare (Mashour și colab., 2020) și este concordantă cu latența de răspuns cunoscută a ERP-urilor legate de memorie (Mormann și colab., 2005).

Aceste date au dat naștere ipotezei că celulele selective vizual reprezintă amintiri semantice (Rutishauser, 2019), care, la rândul lor, sunt blocurile de construcție ale amintirilor episodice (Quiroga, 2012). Dovezi suplimentare pentru această propunere sunt furnizate de analiza la nivel de populație a unui set mare de neuroni unici (Reber și colab., 2019). Această analiză a arătat că răspunsul celulelor selective vizual s-a generalizat între cazurile unui concept semantic dat. În timp ce unele concepte semantice reprezentate de celule erau relativ largi ("produse alimentare"), altele erau mai înguste ("brânză", vezi Fig. 2A). Într-adevăr, dacă o anumită celulă răspunde sau nu la un anumit stimul ar putea fi prezis cu mare precizie din eticheta semantică a unui stimul (Fig. 2A). În special, răspunsul celulelor nu a fost „totul sau nimic”. Mai degrabă, răspunsul a fost cel mai bine descris ca o curbă de reglare în spațiul semantic cu răspunsuri gradate la diferite instanțe (stimuli) dintr-o categorie semantică dată (de exemplu, o celulă care răspunde cu o magnitudine diferită la o imagine a pantalonilor scurti și a unei haine roșii; vezi Fig. 2A, rândul de sus). Aceasta este o nouă perspectivă critică care susține ipoteza că celulele selective vizual reprezintă amintiri semantice și, ca atare, sunt o parte esențială a engramei. Această viziune, totuși, este contestată de două studii recente care descriu răspunsurile neuronilor conceptuali la diferite identități personale ca fiind binare și nu gradate (Rey et al., 2018, 2020). Sunt necesare lucrări viitoare pentru a descifra o mai bună înțelegere a regimurilor în care răspunsurile celulare selective vizual pot fi conceptualizate ca binare versus gradate, în special dacă acestea constituie subgrupuri de celule diferite din punct de vedere funcțional și dacă aceste două tipuri de celule au un rol diferențial în declarații. memorie.

îmbunătățirea memoriei: supliment cistanche tubulosa

Codificarea asociațiilor

Memoria asociază diferite aspecte ale experienței între ele. De exemplu, o amintire episodică ar putea fi aceea că am întâlnit Persoana X la Locul Y la Momentul Z. Celulele selective vizual prin ele însele reprezintă o codificare de asocieri: dacă doi stimuli sunt legați conceptual, ei activează aceeași celulă (adică, toți stimulii care aparțin). la același concept semantic). Această proprietate este valabilă și pentru celulele mai puțin reglate: atunci când o astfel de celulă răspunde la mai mulți stimuli aparent neînrudiți (de exemplu, doi jucători de baschet diferiți care joacă în aceeași echipă), acești stimuli sunt într-adevăr legați conceptual, așa cum este relevat de o analiză a cât de des două concepte semantice co-apar (De Falco et al., 2016). Această lărgire a reglajului poate fi indusă experimental: împerecherea repetată a unui concept receptiv și neresponsiv duce la o lărgire a reglajului unei celule individuale, care începe să răspundă și la conceptul de non-elicit de răspuns ca urmare a învățării (Ison et al., 2015). Codificarea asociativă a fost observată și în domeniul temporal: dacă un subiect învață că o imagine a Conceptului X este întotdeauna urmată de cea a Conceptului Y, celula care răspunde la Y începe să se declanșeze deja în perioada de întârziere înainte de apariția imaginii Y (Reddy și colab. ., 2015). De remarcat, scala de timp a plasticității în datele discutate mai sus este relativ lungă (mai multe încercări). Astfel, aceste schimbări au loc la scara temporală așteptată de la amintirile semantice, dar nu episodice, care se bazează pe învățarea cu o singură încercare. Împreună, aceste date arată că reprezentările formate din celulele selective vizual sunt plastice, așa cum era de așteptat de la o reprezentare semantică care susține memoria episodică.

A doua formă de memorie asociativă care a fost studiată este recuperarea cu indicii: după ce perechile învățate (de exemplu, perechile nume față), este afișat unul dintre elemente (adică fața) și subiectul încearcă să recupereze stimulul pereche (adică, numele). Înregistrările din cortexul entorinal (Staresina și colab., 2019) dezvăluie celule care semnalează conținutul stimulului recuperat (numele din exemplul de mai sus) (Fig. 2D, E). Restabilirea conținutului de memorie preluat după afișarea tacului este suficient de puternică pentru a permite decodarea memoriei rememorate. Într-adevăr, lucrările anterioare au dezvăluit că restabilirea se extinde dincolo de neuronii adaptați în mod specific la conținutul memoriei recuperat: starea neuronală („contextul neuronal”) care era prezentă în momentul codificării tinde să fie restabilită în timpul rememorării cu succes (Jang et al., 2017) Folkerts et al., 2018. Împreună, acest corp de lucru dezvăluie o corelație cu un singur neuron de restabilire, oferind astfel o bază empirică pentru o teorie cheie despre modul în care este organizată memoria episodică (Howard et al., 2005; Polyn et al., 2009).

Activitate persistentă ca mecanism pentru memoria de lucru (WM)

Unele celule MTL pot rămâne active în mod persistent timp de câteva secunde, în timp ce subiecții țin activ stimulul preferat al celulei în WM, o descoperire raportată pentru prima dată în 2017 în mod independent de două grupuri (Kaminski și colab., 2017; Kornblith și colab., 2017). Decodificarea din astfel de celule persistente active permite decodificarea conținutului de WM (Kaminski și colab., 2020). De asemenea, activitatea celulelor scade în funcție de încărcarea memoriei, așa cum era de așteptat dintr-o reprezentare a memoriei pe termen scurt (Kaminski et al., 2017), iar puterea de răspuns a acestora prezice dacă memoria va fi recuperată mai târziu cu succes (Kornblith și colab. ., 2017). Acest model de activare este diferit de cel observat într-un experiment tipic, în care aceste celule prezintă o activare tranzitorie care durează 500 ms după debutul stimulului. În timpul sarcinilor WM, celulele selective vizuale active persistente își mențin selectivitatea și preferința, astfel încât stimulul la care sunt selective în timpul prezentării stimulului rămâne același timp de câteva secunde în timpul întreținerii când nu este afișată nicio imagine (Fig. 3A-C). Aproximativ 50 la sută din celulele conceptului prezintă o astfel de activare continuă selectivă a conținutului. Al doilea tip de celulă activă persistent a fost descoperit în hipocamp: celule a căror activitate persistentă crește în funcție de încărcare, dar care altfel nu este selectivă pentru conținut (Fig. 3D). Împreună, aceste studii dezvăluie că substratul pentru amintirile pe termen lung poate sprijini și WM. Mai larg, această lucrare dezvăluie un substrat celular pentru WM uman: cel al celulelor active persistente. Proprietățile electrofiziologice ale acestor celule umane seamănă mult cu cele raportate încă de la primele astfel de studii în lobul frontal de macac (Fuster și Alexander, 1971) sau recent în MTL de rozătoare (Masuda și colab., 2020), cu excepția faptului că aici reglarea lor este pentru concepte semantice de nivel înalt, mai degrabă decât locații spațiale.

Ar putea părea paradoxal că celulele din MTL uman ar sprijini WM, deoarece MTL nu este strict necesar pentru WM. Deși acest lucru este valabil pentru multe sarcini (Squire și colab., 2004), în circumstanțe mai dificile, cum ar fi interferența de la distractorii sau încărcarea mare a memoriei, oamenii cu leziuni MTL prezintă deficit WM (Jeneson și Squire, 2012). Mai mult, există dovezi că MTL poate sprijini menținerea relațiilor vizuale spațiale între obiecte la niveluri suficiente de precizie în WM (Alvarez și Cavanagh, 2004). Dovezile pentru rolul MTL în întreținerea WM pot fi văzute și la nivel de potențial de câmp: atât activitatea susținută a benzii theta în MTL, cât și interacțiunile PFC-MTL mediate de theta sunt proeminente în MTL în timpul întreținerii WM (Johnson și colab. , 2018). Pe baza acestui fapt, emitem ipoteza că celulele MTL active persistente la oameni susțin WM în aceste circumstanțe mai dificile, în care reprezentările pur senzoriale nu mai sunt suficiente pentru a menține o memorie. Asocierea activității celulare selective vizual MTL cu conștientizarea conștientă permite o ipoteză suplimentară: că aceste celule reprezintă conținut WM care este activ în prezent în conștientizare, o formă activă de WM care a fost recunoscută de mult timp a fi distinctă de alte forme de WM, cum ar fi memoria pe termen lung activată în modelele teoretice ale WM (Cowan, 1988; Kaminski și Rutishauser, 2020). În timp ce multe aspecte ale acestei relații rămân de investigat, această identificare a unui substrat celular al WM care este selectiv semantic oferă multe oportunități de a testa și rafina direct aceste modele cognitive importante.

extract de cistanche tubulosa

De la amintiri la decizii

Cum sunt folosite reprezentările amintirilor în MTL pentru luarea deciziilor? Neuroimaginile dezvăluie mai multe zone corticale care ar putea transporta semnale de alegere legate de memorie (Simons și Spiers, 2003; Rugg și Vilberg, 2013), inclusiv cortexul frontal medial (MFC) și cortexul parietal posterior stâng (Wagner și colab., 2005); accentul nostru aici este pe MFC (pentru rezultatele privind PPC, a se vedea Rutishauser et al., 2018). La rozătoare, MFC primește conexiuni monosinaptice de la neuronii hipocampi, iar aceste conexiuni sunt relevante din punct de vedere cauzal pentru luarea deciziilor bazate pe memorie în timpul navigării spațiale (Spellman și colab., 2015; Tamura și colab., 2017).

Neuronii din zona motrică pre-suplimentară umană și ACC dorsal semnalează deciziile privind dacă un stimul este nou sau familiar într-o sarcină de memorie de recunoaștere (Minxha et al., 2020), un rol diferit de rolul studiat în mod tradițional al MFC în controlul cognitiv și monitorizarea performanței (Fu et al., 2019). Neuronii au semnalat aceste decizii într-un format abstract, indiferent de modalitatea de ieșire motorie, indicând faptul că răspunsul lor este o reflectare a unei reprezentări abstracte de alegere, mai degrabă decât acțiunile motorii. Neuronii care semnalau decizii bazate pe memorie au fost în mare măsură diferiți de cei care semnalau decizii perceptuale. De asemenea, neuronii care transportau semnale de alegere bazate pe memorie și-au ajustat în mod flexibil blocarea fazei cu oscilațiile theta hipocampului: și-au crescut blocarea fazei numai atunci când o decizie a necesitat acces la memorie. În cele din urmă, celulele de alegere bazate pe memorie semnalează decizia cu privire la memorie mai degrabă decât memoria în sine: în cazurile de erori, activitatea celulelor a prezis alegerea subiectului, indiferent dacă aceasta a fost adevărată sau falsă. Împreună, această lucrare dezvăluie un mecanism prin care procesele de decizie corticale interacționează în mod flexibil cu MTL.

Perspectivă: tehnologie nouă pentru înregistrarea neuronilor unici umani?

Înregistrările discutate mai sus se bazează pe electrozi hibrizi (Cash și Hochberg, 2015) care permit înregistrarea din microfire la pacienții cu epilepsie supuși plasării electrozilor de adâncime pentru localizarea focarului lor de convulsii (Babb și colab., 1973). Majoritatea studiilor folosesc variante ale electrodului Behnke-Fried (Fried et al., 1999), care a fost utilizat de rutină de mulți ani. Acest electrod este format din 8 sau 9 microfire care ies din vârful unui electrod de adâncime. Aceste fire ies din purtător într-un mod necontrolat, prevenind astfel utilizarea lor ca tetrode pentru a îmbunătăți sortarea vârfurilor sau pentru a calcula densitatea sursei de curent. O dezvoltare notabilă în această direcție este tetrodele la om (Despouy și colab., 2020), care promit un randament îmbunătățit și o calitate a izolării. Următoarea etapă cheie va fi adaptarea și implementarea în siguranță a metodelor noi de înregistrare de înaltă densitate, care vor face posibilă înregistrarea simultană de la sute sau mii de neuroni (Juavinett et al., 2019). Făcând acest pas major este o provocare cheie pentru domeniu din cauza efortului considerabil necesar pentru a demonstra siguranța acestei tehnologii pentru uz uman.

În concluzie, în această revizuire, am discutat două clase largi de celule din MTL uman: cele care răspund selectiv la subseturi specifice de stimuli și cele care diferențiază între diferite aspecte ale memoriei. Cel din urmă grup nu este selectiv pentru conținut: ei semnalează, de exemplu, dacă un stimul este nou sau familiar, sau dacă un atribut asociat a fost recuperat sau nu. Activitatea acestor celule se modifică după o singură expunere și prezice aspecte ale experiențelor umane subiective declarate, cum ar fi încrederea și experiența amintirii. În modelele de memorie declarativă (Yonelinas, 2001; Wixted, 2007), variabilele de decizie care semnalează „puterea memoriei” care altfel nu au conținut sunt o presupunere comună. Semnalele transportate de celulele selective de memorie în MTL împărtășesc multe dintre proprietățile prezise de astfel de modele, permițând astfel o interacțiune strânsă între teorie și experimentele la nivel de circuit.

Sunt celulele selective vizual din MTL uman un fel de „celulă locului” (cum se găsește la rozătoare) în spațiul cognitiv format de amintirile noastre semantice (Lisman et al., 2017)? Deși există multe asemănări izbitoare (pentru detalii, a se vedea Quiroga, 2012), există și diferențe importante care pun această analogie sub semnul întrebării. O caracteristică remarcabilă a celulelor selective vizual la oameni este independența lor în context, inclusiv a fi activ în timpul primei expuneri la un stimul nou. Acest lucru este spre deosebire de celulele locului la rozătoare și la primatele non-umane, care sunt foarte dependente de context și comportament (Anderson și Jeffery, 2003; Courellis și colab., 2019). De exemplu, declanșarea celulelor locului depinde de direcția de mișcare, iar modificările mediului sau ale obiectivelor sarcinii pot duce la remaparea completă. Deși această întrebare necesită un studiu mai sistematic, există diferențe critice între proprietățile acestor două tipuri de celule.

Studiile fMRI la nivelul întregului creier au dezvăluit modele remarcabile de reglare semantică care influențează cortexul uman (Huth et al., 2016). Aceste modele sunt văzute la diferite niveluri de abstractizare semantică, ceea ce amintește de modul în care celulele selective vizual răspund la conceptele semantice. O întrebare deschisă intrigantă este dacă aceste două constatări, făcute la scări foarte diferite de observație, sunt o expresie a aceluiași fenomen. Sunt necesare lucrări ulterioare pentru a determina dacă studiile la care răspunde o celulă reglată semantic din MTL sunt aceleași studii ca acelea la care părțile corespunzătoare ale cortexului devin active, așa cum au fost evaluate prin fMRI. Dacă da, acest lucru ar putea indica faptul că celulele VS din MTL care sunt reglate semantic sunt celule care „indexează” sau „indică” tipare de activitate corticale care reprezintă conținutul memoriei, un mod de funcționare a hipocampului teoretizat de mult (Teyler și Rudy, 2007) .

În sfârșit, este imperativ să subliniem că, fără munca efectuată pe modele animale, oportunitățile rare și selectate de a înregistra invaziv de la oameni (care au dat naștere la toate rezultatele discutate aici) nu ar putea fi utilizate în mod semnificativ. Într-adevăr, aceste două abordări sunt complementare: un rol cheie pentru experimentele invazive umane este de a stabili o punte între specii prin stabilirea relevanței anumitor fenomene pentru memoria umană, comportament și boală. Ca urmare a unor astfel de legături, mecanismele identificate pot fi apoi investite în detaliu la nivel molecular și celular la animalele model (Kandel et al., 2014) în moduri care sunt imposibile sau lipsite de etică la oameni, dar, în același timp, sunt de relevanţă directă datorită legăturilor stabilite între specii.

buy cistanche: suplimente cistanche