Enigma memoriei de lucru: Schimbarea vederilor Partea 1

Abstract

Memoria de lucru este de mare interes din cauza importanței sale în funcția cognitivă, a relației cu conștiința și a deteriorărilor sale în boală, dar mecanismele celulare rămân evazive și controversate.

Mecanismele celulare sunt inseparabile de memorie. Cercetările arată că formarea și păstrarea memoriei sunt legate de activitatea neuronilor. Mecanismele celulare sunt unitățile de bază care constituie neuronii, astfel încât funcția, structura și reglarea lor au un impact important asupra formării și păstrării memoriei. Următoarele vor introduce procesul de formare, conservare și uitare a memoriei din perspectiva mecanismelor celulare.

Formarea memoriei se bazează în principal pe modificări ale sinapselor. Sinapsele sunt părți cheie ale comunicării dintre neuroni. Conexiunile lor nu numai că determină formarea și funcționarea rețelelor neuronale, dar sunt și locul principal în care se formează memoria. Cercetările au descoperit că puterea și numărul de conexiuni sinaptice pot fi îmbunătățite prin antrenament și învățare, ceea ce se numește plasticitate sinaptică. Plasticitatea sinaptică include în principal potențarea pe termen lung (LTP) și depresia pe termen lung (LTD). LTP poate prelungi excitabilitatea neuronilor, poate îmbunătăți activitatea neuronală și poate promova formarea memoriei. LTD, dimpotrivă, poate slăbi activitatea neuronală, ducând la uitare și dispariție. Prin urmare, plasticitatea sinaptică este cheia formării și păstrării memoriei.

Mecanismele celulare joacă, de asemenea, un rol important în formarea și conservarea memoriei prin neurotransmițători. Neurotransmițătorii sunt semnale chimice care comunică între neuroni și reglează activitatea neuronală și plasticitatea sinaptică. Cercetările anterioare au arătat că dopamina este un neurotransmițător important în formarea și păstrarea memoriei. Dopamina poate promova formarea LTP și poate preveni apariția LTD, întărind astfel conexiunile dintre neuroni și promovând formarea și conservarea memoriei.

În plus, mecanismele celulare influențează și formarea și păstrarea memoriei prin reglarea epigenetică. Epigenetica se referă la fenomenele genetice care afectează expresia genelor, inclusiv metilarea ADN-ului, modificările histonelor etc. Aceste modificări pot modifica nivelurile de transcripție a genelor, activitatea promotorului etc., afectând astfel activitatea neuronală și conexiunile reciproce. Cercetările au descoperit că formarea și conservarea memoriei sunt legate de mecanisme de reglare, cum ar fi modificarea histonelor și metilarea ADN-ului.

Pe scurt, mecanismele celulare joacă un rol critic în formarea și conservarea memoriei, nu numai prin plasticitatea sinaptică, modularea neurotransmițătorilor și reglarea epigenetică, ci și prin multe alte mecanisme. Prin urmare, ar trebui să studiem cu atenție aceste mecanisme și să înțelegem funcțiile și modurile de acțiune ale acestora, pentru a utiliza mai bine aceste mecanisme și pentru a promova îmbunătățirea memoriei noastre. Se poate observa că trebuie să ne îmbunătățim memoria. Cistanche deserticola poate îmbunătăți semnificativ memoria, deoarece Cistanche deserticola poate regla și echilibrul neurotransmițătorilor, cum ar fi creșterea nivelului de acetilcolină și a factorilor de creștere. Aceste substanțe sunt foarte importante pentru memorie și învățare. În plus, carnea poate, de asemenea, să îmbunătățească fluxul sanguin și să promoveze livrarea de oxigen, ceea ce poate asigura că creierul primește suficiente nutrienți și energie, îmbunătățind astfel vitalitatea și rezistența creierului.

Faceți clic pe cunoașteți suplimentele pentru a îmbunătăți memoria

Un articol recent al lui Barbosa și al colegilor răstoarnă concluziile unui studiu influent al lui Wolff și al colegilor, care a concluzionat că memoria de lucru poate fi menținută într-o stare ascunsă prin plasticitatea tranzitorie a conexiunilor sinaptice care formează ansambluri dinamice de neuroni care codifică informații temporar. O reanalizare a datelor dezvăluie că există o semnătură activă electric persistent în înregistrările EEG care este susținută pe durata memoriei de lucru.

Această analiză se adaugă la un corp mare de dovezi care indică faptul că memoria de lucru este codificată prin declanșarea potențialului de acțiune susținută.

Cu toate acestea, mai multe studii arată că amintirile de lucru inconștiente (nesupravegheate) pot fi amintite chiar și în absența unei activități neuronale măsurabile, sugerând că ar putea fi implicate mecanisme silențioase din punct de vedere electric. Testarea acestei ipoteze este problematică, având în vedere că nu presupune nicio declanșare neuronală care ar putea fi măsurată cu ușurință.

Cuvinte cheie

Memoria de lucru, atenția, stările ascunse, percepția subliminală, plasticitatea sinaptică, EEG, fMRI și memoria pe termen scurt.

Spre deosebire de alte forme de memorie care rețin experiențele paste pentru reamintirea viitoare, memoria de lucru susține informații în timp real în timpul efectuării unei sarcini. Mecanismele celulare ale memoriei de lucru pot diferi, de asemenea, de alte forme de memorie, iar aceasta este o chestiune de cercetare în curs.

Memoria de lucru are o capacitate foarte limitată și o durată scurtă (pentru revizuire, vezi Linden 2007), dar această capacitate este esențială pentru diverse funcții cognitive și comportamente. Este o componentă majoră a inteligenței, iar memoria de lucru este adesea diminuată de deficiențe cauzate de îmbătrânire, boală sau intoxicație.

Există două teorii principale pentru mecanismul memoriei de lucru; fiecare este susținut de date de imagistică electrofiziologică și funcțională a creierului. Un studiu recent (Barbosa și alții 2021) răstoarnă concluziile unui studiu seminal (Wolff și alții 2017) care a susținut teoria conform căreia memoria de lucru este dependentă de plasticitatea sinaptică dependentă de activitate.

Acest lucru nu a fost realizat prin efectuarea de noi experimente, ci prin reanalizarea datelor din lucrarea anterioară. Folosind noi abordări analitice pentru a reanaliza datele originale, autorii găsesc dovezi care susțin o ipoteză alternativă.

Două teorii pentru memoria de lucru

Două teorii pentru mecanismul memoriei de lucru sunt „rețelele neuronale silențioase ale activității” și „activitatea susținută”. Primul propune că plasticitatea sinaptică dependentă de activitate cuplează neuronii funcțional în ansambluri tranzitorii neuronale care codifică experiența (GoldmanRakic ​​1995). Conform acestei teorii, plasticitatea dependentă de cronometrare determină schimbări biochimice tranzitorii la sinapsele individuale care cresc sau scad semnalizarea neurotransmițătorului pentru a forma rețele neuronale dinamice care păstrează experiența.

Dinamica calciului intracelular care influențează transmiterea sinaptică ar putea fi suficientă pentru a forma ansambluri neuronale tranzitorii care sunt modificate dinamic de informații noi (Mongillo și alții 2008). Rapid, aceste schimbări rapide dependente de activitate ale forței sinaptice scad; cuplarea funcțională a rețelelor neuronale se dizolvă și se pierde memoria de lucru.

Stocarea temporară a informațiilor în memoria de lucru prin scurte modificări ale forței sinaptice ar permite codificarea rapidă a informațiilor care pot fi actualizate dinamic pentru a menține informații noi în memorie în timp real. Este important, rețelele neuronale cuplate sinaptic sunt silențioase din punct de vedere electric. Adică, informațiile codificate în rețelele neuronale sunt reactivate în timpul rememorării, la fel cum sunt stocate și amintite amintirile pe termen scurt și pe termen lung, nu prin declanșarea potențialului de acțiune menținut în aceste circuite.

Ipoteza alternativă este că memoria de lucru este susținută de declanșarea potențialului de acțiune persistentă. Declanșarea continuă a potențialelor de acțiune ar fi o modalitate improbabilă și ineficientă din punct de vedere energetic de a stoca informații pe perioade lungi, dar, deoarece memoria de lucru funcționează în timp real și persistă doar câteva secunde, mecanismele de plasticitate sinaptică de stocare și reamintire a informațiilor care sunt responsabile pentru termen scurt și lung. memoria poate să nu fie necesară.

În schimb, declanșarea potențialului de acțiune persistentă în rețelele neuronale care sunt responsabile pentru percepția și procesarea informațiilor ar putea menține informația în scopul imediat de a îndeplini o anumită sarcină cognitivă. Într-adevăr, dacă există conștientizarea unui eveniment în timp ce comportamentul este efectuat, ar fi de așteptat declanșarea potențialului de acțiune persistentă în circuitele corticale.

Există dovezi de lungă durată pentru declanșarea susținută a potențialelor de acțiune în timpul perioadei de întârziere înainte de rechemarea memoriei de lucru. Cortexul prefrontal este centrul memoriei de lucru, deoarece aici sunt combinate diferite aspecte ale experienței senzoriale pentru a forma o schemă coerentă. Studii de pionierat la primate non-umane au stabilit importanța cortexului prefrontal în memoria de lucru (Butters și Pandya 1969), iar înregistrările electrofiziologice din anii 1970 au dezvăluit activarea neuronală în cortexul prefrontal al maimuțelor susținute pe durata unei sarcini de memorie de lucru (Fuster și Alexander 1971).

În mod similar, activitatea crescută susținută în timpul perioadei de întârziere în sarcinile memoriei de lucru a fost, de asemenea, demonstrată de imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI; Courtney și alții 1997) și studiile electroencefalografice (EEG; Foster și alții 2016) pe oameni. Cortexul senzorial și alte regiuni ale creierului pot prezenta comportament similar.

O dificultate, totuși, este că o astfel de activitate persistentă ar putea fi auxiliară mecanismului fundamental al memoriei de lucru; de exemplu, ar putea reflecta activitatea neuronală legată de atenție (Lewis-Peacock și alții, 2012). Într-adevăr, alte studii au arătat că activitatea neuronală poate crește și scădea în timpul perioadei de întârziere înainte de retragere. Frecvent, activitatea neuronală scade la valoarea inițială și își revine puterea aproape de sfârșitul unei perioade de întârziere în care nu este anticipat rechemarea necesară pentru a executa o sarcină repetitivă (Barak și alții 2010).

Împreună, aceste studii sugerează că, deși declanșarea potențialului de acțiune persistentă poate participa la memoria de lucru, alte mecanisme electrice silențioase pot păstra memoria de lucru în unele cazuri. O explicație parcimonioasă este că amintirile de lucru asistate (cele reținute în conștientizarea conștientă) și amintirile de lucru nesupravegheate (nonconștiente) pot funcționa prin diferite mecanisme celulare.

Memoria de lucru frecventată versus nesupravegheată

Memoria de lucru poate fi menținută fără conștientizare și apoi reamintită după un indiciu adecvat, atunci când cineva își uită trenul de gândire într-o conversație, dar apoi o reamintește imediat când i se aduce aminte de ceea ce s-a spus cu doar câteva secunde înainte.

În sprijinul acestui lucru, un singur puls TMS (stimulare magnetică transcraniană) poate restabili o memorie de lucru vizuală pierdută în studiile pe oameni și poate crește nivelurile de activitate neuronală detectate de fMRI și EEG, care indică amintirea memoriei (Rose și alții 2016). Acest lucru susține ipoteza că amintirile nesupravegheate sunt stocate prin mecanisme altele decât declanșarea potențialului de acțiune susținută.

În aceste experimente, participanților li se prezintă simultan două obiecte pe ecranul unui computer. După o scurtă întârziere, li s-a spus care dintre cei doi să-și amintească. Astfel, această imagine devine în centrul atenției și este menținută într-o stare de memorie de lucru.

A fost identificat un răspuns neuronal crescut, detectat prin fMRI și EEG în experimente separate, care corespundea cu momentul în care imaginea a fost recunoscută.

For more information:1950477648nn@gmail.com