Ново изследване показва, че мултисензорното обучение подобрява паметта!

Наскоро екипът на Zeynep Okray и Scott Waddell проучи в Drosophila как мултисензорното обучение подобрява разпознаването на обекти и ефективността на паметта. Експериментите са установили, че комбинирането на цветове и миризми може да подобри производителността на паметта, а мултисензорното учене подобрява визуалната и обонятелната памет, необходима за Kenyon клетки от гъбено тяло (Kenyon клетки от гъбено тяло, KCs), което прави възможно кръстосано модално свързване (Cross-modal binding).

Щракнете за капсули cistanche tubulosa за подобряване на паметта

Това разширение на енграма подобрява производителността на паметта след мултисензорно обучение и позволява на индивидуалните сензорни функции да извличат спомени от мултимодални преживявания.

Техният резултат „Мултисензорното обучение свързва невроните в кръстосана енграма на паметта“ беше публикуван в последния брой на Nature.

Биологичният живот е пълен с мултисензорни преживявания и мултисензорното обучение може да подобри паметта, включително подобряването на едно сетиво. Изследванията показват, че клетките в различни области на мозъка реагират на различни сензорни знаци. При Drosophila допаминът кодира ценни специфични спомени чрез инхибиране на дендритите на активните KCs и изходните неврони на MB (тяло на гъба) надолу по веригата. Понастоящем остава неясно как мултисензорното обучение премества невроните от селективни към мултимодални и как този процес подобрява мултисензорната и моносензорната производителност на паметта.

Мултисензорното обучение може да подобри паметта

Чрез едновременното представяне на цвят и миризма в обонятелния Т-лабиринт, авторите откриха, че комбинирането на обучение за цвят и миризма може значително да подобри паметовия ефект на мултисензорното обучение, а връзката на обучение между цвят и миризма е от решаващо значение за подобряване на паметта. Мултисензорното обучение подобри производителността на паметта за отделните компоненти на паметта за цвят и миризма и производителността беше допълнително подобрена с помощта на мултисензорни стимули по време на обучение и тестване.

Авторите също установиха, че интерактивната връзка между цвят и миризма е важна при мултисензорното обучение. В допълнение, експериментите намекват и за способността на плодовите мушици да различават цветовете, но този нюанс и яркост също играят роля.

Визуалната KC е необходима за обонятелно извличане и невроните придобиват кръстосано активиране

В това проучване авторите са използвали двуфотонни функционални изображения и техники за изобразяване на напрежение, за да тестват директно отговорите, предизвикани от миризма, научени в d KCs. Авторите извършиха сравнения след мултисензорно, едносензорно и несдвоено обучение и откриха, че CS плюс миризма предизвиква значителен d KC аксонален деполяризиращ отговор в 5-то отделение след мултисензорно обучение.

Освен това авторите разсъждават, че допаминергичните обучаващи сигнали за възнаграждение разширяват CS плюс възбуждането на миризмата и CS плюс възбуждането на цвета в -KC ансамбъла чрез набиране на 5 сегмент от d KC аксони, за да бъдат активирани от миризма и m цвят. Авторите също така са тествали модела за набиране на аксони и са открили, че аверсивното обучение дава възможност на всички сегменти на аксони след 1 да се задействат в реципрочен режим, но обучението за възнаграждение променя основно CS плюс изстрелването в рамките на 4 и 5 сегмента.

Тези открития предоставят ново обяснение за механизма на паметта на мултисензорното обучение и също така разкриват важната роля на d KC аксоните след мултисензорно обучение.

Разширението Engram улеснява новото обучение

Авторите продължиха да изследват дали разширяването на представянето на CS плюс миризмата до специфични части на d аксоните след мултисензорно обучение улеснява последващото обучение със същите миризми. Експериментите използват мултисензорно обучение на мухи и учене за възнаграждение или наказание за миризма с един сензор. Резултатите показаха, че мултисензорното отблъскващо обучение значително подобрява последващото усвояване на миризмите, но не и усвояването на отблъскващи миризми. По този начин мултисензорни обучителни разширения на CS плюс представяне на миризми могат да бъдат включени в следващия пакет CS plus памет за миризми, когато d аксоналните сегменти са правилно активирани.

DPM невроните свързват KC сензорните потоци

Авторите продължиха да изследват невронните вериги, лежащи в основата на обонятелното обучение при мухите, със специален фокус върху това как обонятелната информация се обработва и съхранява в мозъка. Те откриха клетъчен тип, наречен DPM (дорзално сдвоен медиален) неврон, който свързва два различни обонятелни неврона, поставяйки ги в една и съща невронна верига. Този тип неврони играят важна роля в мултисензорното обучение, като помагат да се съпоставят обонятелната и визуалната информация за формиране на по-сложни спомени.

Авторите са използвали серия от експерименти, за да разкрият как DPM невроните допринасят за формирането на обонятелни спомени и как взаимодействат с други неврони, за да постигнат тази цел.

Заключение

Това изследване идентифицира нервен механизъм в Drosophila, който подобрява работата на паметта чрез мултисензорно обучение. Този механизъм се постига чрез комбиниране на информация за миризма и цвят чрез DPM неврони. Това проучване хвърля нова светлина върху нашето разбиране за моделите, свързани с хипокампуса при мухите, и разкрива цели за халюциногенни лекарства за разстройства на мултисензорната интеграция.

Как Cistanche подобрява паметта?

Cistanche е билка, която традиционно се използва в китайската медицина за подобряване на паметта и когнитивните функции. Механизмът зад неговия ефект за подобряване на паметта не е напълно разбран, но се смята, че действа по няколко пътя.

Първо, Cistanche съдържа група съединения, наречени фенилетаноидни гликозиди (PhGs), за които е доказано, че имат невропротективни ефекти. Тези съединения помагат за защита на нервните клетки от увреждане, причинено от оксидативен стрес и възпаление, което може да доведе до загуба на паметта и когнитивен спад.

Второ, установено е, че Cistanche повишава нивата на ацетилхолин, невротрансмитерът, който играе критична роля в ученето и паметта. Ацетилхолинът участва във формирането на нови спомени и възстановяването на стари. Чрез повишаване на нивата на ацетилхолин Cistanche може да помогне за подобряване на паметта и когнитивната функция.

И накрая, Cistanche съдържа полизахариди, за които е установено, че имат имуностимулиращ ефект. Чрез засилване на функцията на имунната система, тези полизахариди могат да помогнат за предпазване от свързани с възрастта когнитивен спад и загуба на паметта.

Като цяло, подобряващият паметта ефект на Cistanche вероятно се дължи на способността му да защитава нервните клетки, да повишава нивата на ацетилхолин и да стимулира имунната функция.