สมองประกอบด้วยการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์นับพัน ๆ พันที่แยกจากกันโดยมีพื้นที่เล็ก ๆ เรียกว่า synapses นี่คือการถ่ายทอดข้อมูลจากเซลล์ประสาทไปยังเซลล์ประสาท .

สำหรับบางเวลาขณะนี้ได้รับการเห็นว่ากิจกรรมของ synapse ที่ไม่ได้เป็นแบบคงที่นั่นคือมันไม่ได้เป็นเหมือนกันเสมอ มันสามารถเพิ่มหรือลดลงเป็นผลมาจากสิ่งเร้าภายนอกเช่นสิ่งที่เราอาศัยอยู่ คุณภาพของความสามารถในการปรับ synapse นี้เรียกว่าเป็น plasticistic cerebral หรือ neuroplasticity

จนถึงขณะนี้สันนิษฐานว่าความสามารถในการปรับ synapses นี้มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในสองกิจกรรมที่สำคัญสำหรับการพัฒนาสมองเช่นการเรียนรู้และความจำ ฉันพูดจนถึงขณะนี้เนื่องจากมีทางเลือกใหม่ในปัจจุบันเพื่ออธิบายโครงการนี้ตามที่ เข้าใจการทำงานของหน่วยความจำ synapses ไม่สำคัญดังนั้น ตามที่เชื่อกันโดยทั่วไป

ประวัติของ synapses

ต้องขอบคุณRamón y Cajal เรารู้ว่าเซลล์ประสาทไม่ก่อให้เกิดเนื้อเยื่อที่มีเอกภาพ แต่ทั้งหมดนี้ถูกแยกออกจากกันด้วยช่องว่างระหว่างช่องทางที่กล้องจุลทรรศน์ซึ่งภายหลัง Sherrington จะเรียกว่า "synapses" ทศวรรษต่อมานักจิตวิทยา Donald Hebb จะเสนอทฤษฎีตามที่ synapses ไม่ได้เสมอในเวลาและสามารถ modulated นั่นคือเขาพูดในสิ่งที่เรารู้ว่า neuroplasticity: เซลล์ประสาทสองตัวหรือมากกว่าสามารถทำให้เกิดความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาเพื่อรวมหรือลดลง ทําใหชองทางการสื่อสารบางอยางมากกวาที่อื่น เป็นความจริงที่น่าแปลกใจเมื่อห้าสิบปีก่อนที่จะใช้ทฤษฎีนี้Ramón y Cajal ทิ้งหลักฐานการดำรงอยู่ของการปรับตัวนี้ในงานเขียนของเขา

วันนี้เรารู้สองกลไกที่ใช้ในกระบวนการของความยืดหยุ่นของสมอง: potentiation ในระยะยาว (LTP) ซึ่งเป็นความเข้มข้นของ synapse ระหว่างเซลล์ประสาททั้งสอง; และภาวะซึมเศร้าในระยะยาว (LTD) ซึ่งเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับข้อแรกนั่นก็คือการลดการถ่ายทอดข้อมูล

ความทรงจำและประสาทวิทยาหลักฐานเชิงประจักษ์กับการโต้เถียง

การเรียนรู้คือกระบวนการที่เราเชื่อมโยงสิ่งต่างๆและเหตุการณ์ต่างๆเข้าด้วยกันเพื่อรับความรู้ใหม่ ๆ หน่วยความจำคือกิจกรรมของการรักษาและรักษาความรู้นี้ไว้ตลอดเวลา ตลอดหลายร้อยแห่งของการทดลองได้มีการดำเนินการในการค้นหาวิธีที่สมองดำเนินการทั้งสองกิจกรรมนี้

คลาสสิกในงานวิจัยนี้เป็นงานของ Kandel และ Siegelbaum (2013) กับสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดเล็กซึ่งเป็นหอยทากทางทะเลที่เรียกว่า Aplysia ในการตรวจสอบนี้, พวกเขาเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของความนำไฟฟ้า synaptic ถูกสร้างขึ้นเป็นผลมาจากการที่สัตว์ตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม แสดงให้เห็นว่า synapse มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการเรียนรู้และจดจำ แต่การทดลองล่าสุดกับ Aplysia โดย Chen et al. (2014) ได้พบบางสิ่งบางอย่างที่ปะทะกับข้อสรุปถึงก่อนหน้านี้ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าหน่วยความจำระยะยาวยังคงอยู่ในสัตว์ในการทำงานของมอเตอร์หลังจาก synapse ได้รับการยับยั้งโดยยาเสพติดสงสัยในความคิดที่ว่า synapse มีส่วนร่วมในกระบวนการหน่วยความจำทั้งหมด

อีกกรณีหนึ่งที่สนับสนุนแนวคิดนี้เกิดขึ้นจากการทดลองที่เสนอโดย Johansson et al. (2014) ในโอกาสนี้เซลล์ Purkinje ของ cerebellum ได้รับการศึกษา เซลล์เหล่านี้มีหน้าที่ในการควบคุมจังหวะการเคลื่อนไหวและถูกกระตุ้นโดยตรงและภายใต้การยับยั้ง synapses โดยยาเสพติดกับการพยากรณ์โรคทั้งหมดพวกเขายังคงกำหนดจังหวะ Johansson สรุปว่าความทรงจำของเขาไม่ได้รับอิทธิพลจากกลไกภายนอกและนั่นคือเซลล์ของ Purkinje เองที่ควบคุมกลไกของแต่ละบุคคลโดยไม่ขึ้นกับอิทธิพลของ synapses

สุดท้ายโครงการโดย Ryan et al. (2015) แสดงให้เห็นว่าความแรงของ synapse ไม่ได้เป็นจุดสำคัญในการรวมหน่วยความจำ ตามงานของเขาเมื่อฉีดโปรตีนในตัวยับยั้งการเจริญเติบโตของสัตว์พวกเขาไม่สามารถรักษาความรู้ใหม่ได้ แต่ถ้าในสถานการณ์เดียวกันนี้เราใช้แสงแฟลชขนาดเล็กที่กระตุ้นการผลิตโปรตีนบางชนิด (วิธีการที่เรียกว่า optogenetics) เราสามารถรักษาความจำได้แม้จะมีการปิดกั้นทางเคมี

การเรียนรู้และหน่วยความจำกลไกที่เป็นเอกภาพหรือเป็นอิสระ?

เพื่อที่จะจดจำสิ่งต่างๆเราต้องเรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ก่อน . ฉันไม่ทราบว่าเป็นเพราะเหตุนี้ แต่ปัจจุบัน neuroscientific วรรณกรรมมีแนวโน้มที่จะใส่ทั้งสองคำกันและการทดลองที่พวกเขาจะขึ้นอยู่มักจะมีข้อสรุปคลุมเครือซึ่งไม่อนุญาตให้แยกแยะระหว่างกระบวนการเรียนรู้และหน่วยความจำทำให้ยากที่จะเข้าใจถ้าพวกเขาใช้ กลไกร่วมกันหรือไม่

ตัวอย่างที่ดีคืองานของมาร์ตินและมอร์ริส (2002) ในการศึกษาฮิบโปเป็นศูนย์การเรียนรู้ ฐานการวิจัยมุ่งเน้นไปที่ตัวรับของ N-Methyl-D-Aspartate (NMDA) ซึ่งเป็นโปรตีนที่รู้จักสารกลูตาเมตสารสื่อประสาทและมีส่วนร่วมในสัญญาณ LTP พวกเขาแสดงให้เห็นว่าหากปราศจากความกระปรี้กระเปร่าที่ยาวนานในเซลล์ของ hypothalamus จะเป็นไปไม่ได้ที่จะเรียนรู้ความรู้ใหม่ ๆ การทดลองนี้ประกอบด้วยการใช้สารตัวรับ NMDA ในหนูที่เหลืออยู่ในถังน้ำที่มีแพและไม่สามารถเรียนรู้ตำแหน่งของแพโดยการทำซ้ำการทดสอบซึ่งแตกต่างจากหนูที่ไม่มีตัวยับยั้ง

การศึกษาในภายหลังพบว่าถ้าหนูได้รับการฝึกฝนก่อนที่จะได้รับยาตัวนี้หนูจะชดเชยการสูญเสีย LTP นั่นคือมันมีหน่วยความจำ ข้อสรุปที่เราต้องการแสดงคือ LTP มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการเรียนรู้ แต่ก็ไม่ชัดเจนว่าจะทำเช่นนั้นในการดึงข้อมูล .

ความหมายของความเป็นพลาสติกในสมอง

มีการทดลองมากมายที่แสดงให้เห็นว่า neuroplasticity มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการซื้อความรู้ใหม่ ตัวอย่างเช่นกรณีดังกล่าวหรือในการสร้างหนูพันธุ์ที่ยีนในการผลิตกลูตาเมตถูกตัดออกซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเรียนรู้ของสัตว์อย่างมาก

บทบาทของคุณในหน่วยความจำเริ่มมีความสงสัยมากขึ้นเนื่องจากคุณได้อ่านด้วยตัวอย่างบางส่วนที่อ้างถึง ทฤษฎีเริ่มปรากฏว่ากลไกการทำงานของหน่วยความจำภายในเซลล์มากกว่าที่ synapses แต่เป็นนักจิตวิทยาและนักประสาทวิทยา Ralph Adolph ระบุ, ประสาทวิทยาจะแก้ปัญหาการเรียนรู้และการทำงานของหน่วยความจำในอีกห้าสิบปีข้างหน้า นั่นคือเวลาเท่านั้นที่ชี้แจงทุกอย่าง

บรรณานุกรมอ้างอิง:

• Chen, S. , Cai, D. , Pearce, K. , Sun, P.Y.-W. , Roberts, A.C. และ Glanzman, D.L. (2014) การเรียกคืนความทรงจำระยะยาวหลังจากลบนิพจน์ด้านพฤติกรรมและ synaptic ใน Aplysia eLife 3: e03896 doi: 10.7554 / eLife.03896
• Johansson, F. , Jirenhed, D.-A. , Rasmussen, A. , Zucca, R. และ Hesslow, G. (2014) กลไกการสืบค้นกลับและการจับคู่หน่วยความจำได้รับการแปลเฉพาะกับเซลล์ Purkinje ของ cerebellar พร Natl Acad Sci.A.A. 111, 14930-14934 doi: 10.1073 / pnas.1415371111
• Kandel, E. R. และ Siegelbaum, S. A. (2013) "กลไกของเซลลูล่าร์ในการจัดเก็บหน่วยความจำโดยนัยและพื้นฐานทางชีวภาพของปัจเจก" ในหลักการของวิทยาการประสาทวิทยา, 5th Edn., Eds ER Kandel, JH Schwartz, TM Jessell, Siegelbaum SA และ AJ Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill. ), 1461-1486
• Martin, S. J. และ Morris, R. G. M. (2002) ชีวิตใหม่ในแนวคิดเดิม: ทบทวนแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นพลาสติกและสมมุติฐานเกี่ยวกับหน่วยความจำแบบ synaptic Hippocampus 12, 609-636 doi: 10.1002 / hipo.10107
• Ryan, T.J, Roy, D.S, Pignatelli, M. , Arons, A. , และ Tonegawa, S. (2015) เซลล์ Engram เก็บหน่วยความจำไว้ใต้ความจำเสื่อม วิทยาศาสตร์ 348, 1007-1013 doi: 10.1126 / science.aaa5542

ประวัติ มาร์ก ซักเคอร์เบิร์ก (Mark Zuckerberg) บุรุษผู้เปลี่ยนโลกผู้ก่อตังเฟสบุ๊ค (facebook) (เมษายน 2024).