Енигмата на работната памет: Промяна на възгледите, част 1

Резюме

Работната памет е от голям интерес поради значението й за когнитивната функция, връзката й със съзнанието и нейните увреждания при заболяване, но клетъчните механизми остават неуловими и противоречиви.

Клетъчните механизми са неделими от паметта. Изследванията показват, че формирането и запазването на паметта са свързани с дейността на невроните. Клетъчните механизми са основните единици, които изграждат невроните, така че тяхната функция, структура и регулиране имат важно влияние върху формирането и запазването на паметта. Следното ще представи процеса на формиране на паметта, запазване и забравяне от гледна точка на клетъчните механизми.

Формирането на паметта зависи главно от промените в синапсите. Синапсите са ключови части от комуникацията между невроните. Техните връзки не само определят формирането и функционирането на невронните мрежи, но са и основното място, където се формира паметта. Изследванията са установили, че силата и броят на синаптичните връзки могат да бъдат подобрени чрез обучение и учене, което се нарича синаптична пластичност. Синаптичната пластичност включва главно дългосрочно потенциране (LTP) и дългосрочна депресия (LTD). LTP може да удължи възбудимостта на невроните, да подобри невронната активност и да насърчи формирането на паметта. LTD, напротив, може да отслаби невронната активност, което води до забравяне и изчезване. Следователно синаптичната пластичност е ключова за формирането и запазването на паметта.

Клетъчните механизми също играят важна роля при формирането и запазването на паметта чрез невротрансмитери. Невротрансмитерите са химически сигнали, които комуникират между невроните и регулират невронната активност и синаптичната пластичност. Минали изследвания показват, че допаминът е важен невротрансмитер при формирането и запазването на паметта. Допаминът може да насърчи образуването на LTP и да предотврати появата на LTD, като по този начин укрепва връзките между невроните и насърчава формирането и запазването на паметта.

В допълнение, клетъчните механизми също влияят върху формирането и запазването на паметта чрез епигенетична регулация. Епигенетиката се отнася до генетични явления, които засягат генната експресия, включително метилиране на ДНК, модификации на хистони и т.н. Тези модификации могат да променят нивата на генна транскрипция, промоторната активност и т.н., като по този начин засягат невронната активност и взаимните връзки. Изследванията установяват, че формирането и запазването на паметта са свързани с регулаторни механизми като модификация на хистони и метилиране на ДНК.

В обобщение, клетъчните механизми играят критична роля във формирането и запазването на паметта не само чрез синаптична пластичност, невротрансмитерна модулация и епигенетична регулация, но и чрез много други механизми. Следователно трябва внимателно да проучим тези механизми и да разберем техните функции и начини на действие, за да използваме по-добре тези механизми и да насърчим подобряването на нашата памет. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola може също да регулира баланса на невротрансмитерите, като например повишаване на нивата на ацетилхолин и растежни фактори. Тези вещества са много важни за паметта и ученето. Освен това месото може също така да подобри притока на кръв и да насърчи доставката на кислород, което може да гарантира, че мозъкът получава достатъчно хранителни вещества и енергия, като по този начин подобрява мозъчната жизненост и издръжливост.

Щракнете върху познайте добавките за подобряване на паметта

Неотдавнашна статия от Barbosa и колеги преобръща заключенията на влиятелно проучване на Wolff и колеги, което заключава, че работната памет може да се поддържа в скрито състояние чрез преходната пластичност на синаптичните връзки, които образуват динамични ансамбли от неврони, кодиращи временно информация. Повторният анализ на данните разкрива, че има постоянен електрически активен подпис в EEG записите, който се поддържа за продължителността на работната памет.

Този реанализ добавя голям брой доказателства, показващи, че работната памет е кодирана чрез продължително задействане на потенциал за действие.

Въпреки това, няколко проучвания показват, че несъзнателните (без надзор) работни спомени могат да бъдат извикани дори при липса на измерима невронна активност, което предполага, че може да са включени електрически тихи механизми. Тестването на тази хипотеза е проблематично, като се има предвид, че тя не допуска невронно изстрелване, което може лесно да бъде измерено.

Ключови думи

Работна памет, внимание, скрити състояния, подсъзнателно възприятие, синаптична пластичност, ЕЕГ, fMRI и краткосрочна памет.

За разлика от други форми на памет, които запазват минали преживявания за бъдещо извикване, работната памет поддържа информация в реално време, докато изпълнява задача. Клетъчните механизми на работната памет също могат да се различават от другите форми на памет и това е въпрос на текущи изследвания.

Работната памет има много ограничен капацитет и кратка продължителност (за преглед вижте Linden 2007), но тази способност е от съществено значение за различни когнитивни функции и поведения. Това е основен компонент на интелигентността и работната памет често е намалена от увреждания от стареене, болест или интоксикация.

Има две водещи теории за механизма на работната памет; всеки от тях е подкрепен от електрофизиологични и функционални мозъчни образни данни. Скорошно проучване (Barbosa and others 2021) преобръща заключенията на основополагащо проучване (Wolff and others 2017), което подкрепя теорията, че работната памет зависи от зависимата от активността синаптична пластичност.

Това не е постигнато чрез извършване на нови експерименти, а вместо това чрез повторно анализиране на данните от по-ранната статия. Използвайки нови аналитични подходи за повторно анализиране на оригиналните данни, авторите намират доказателства в подкрепа на алтернативна хипотеза.

Две теории за работната памет

Две теории за механизма на работната памет са "безшумни невронни мрежи" и "продължителна активност". Първият предполага, че зависимата от активността синаптична пластичност свързва невроните функционално в преходни невронни ансамбли, които кодират преживяването (GoldmanRakic ​​1995). Според тази теория пластичността, зависима от времето на пика, води до преходни биохимични промени в отделните синапси, които увеличават или намаляват невротрансмитерното сигнализиране, за да образуват динамични невронни мрежи, които запазват опита.

Вътреклетъчната калциева динамика, която влияе на синаптичното предаване, може да бъде достатъчна за образуване на преходни невронни сглобки, които са динамично модифицирани от нова информация (Mongillo и други 2008). Бързо тези бързи, зависими от активността промени в синаптичната сила отшумяват; функционалното свързване на невронните мрежи се разпада и работната памет се губи.

Временното съхраняване на информация в работната памет чрез кратки промени в синаптичната сила би позволило бързо кодиране на информация, която може да бъде динамично актуализирана, за да поддържа нова информация в паметта в реално време. Важно е, че синаптично свързаните невронни мрежи са електрически безшумни. Това означава, че информацията, кодирана в невронните мрежи, се активира отново по време на извикване, почти по начина, по който краткосрочните и дългосрочните спомени се съхраняват и извикват, а не чрез поддържано активиране на потенциал за действие в тези вериги.

Алтернативната хипотеза е, че работната памет се поддържа от постоянно задействане на потенциал за действие. Непрекъснатото задействане на потенциали за действие би било невероятен и енергийно неефективен начин за съхраняване на информация за дълги периоди, но тъй като работната памет работи в реално време и продължава само няколко секунди, механизмите на синаптичната пластичност за съхранение и извикване на информация са отговорни за краткосрочно и дългосрочно памет може да не е необходима.

Вместо това, постоянно активиране на потенциал за действие в невронни мрежи, които са отговорни за възприемането и обработката на информация, може да поддържа информация за непосредствената цел на изпълнение на конкретна когнитивна задача. Наистина, ако има съзнателно осъзнаване на събитие, докато поведението се извършва, би се очаквало постоянно активиране на потенциал за действие в кортикалните вериги.

Има дългогодишни доказателства за продължително задействане на потенциали за действие по време на периода на забавяне преди извикване в работната памет. Префронталната кора е центърът на работната памет, защото това е мястото, където различни аспекти на сетивния опит се комбинират, за да образуват кохерентна схема. Пионерски проучвания при нечовекоподобни примати установяват важността на префронталния кортекс в работната памет (Butters and Pandya 1969), а електрофизиологични записи през 70-те години разкриват невронно задействане в префронталния кортекс на маймуни, поддържано по време на изпълнение на задача с работна памет (Fuster and Alexander 1971).

По подобен начин повишената активност, поддържана по време на периода на забавяне в задачите на работната памет, също е показана чрез функционален магнитен резонанс (fMRI; Кортни и други 1997) и електроенцефалография (ЕЕГ; Фостър и други 2016) проучвания върху хора. Сензорният кортекс и други области на мозъка могат да проявяват подобно поведение.

Една трудност обаче е, че такава постоянна дейност може да бъде спомагателна за основния механизъм на работната памет; например, може да отразява невроактивност, свързана с вниманието (Lewis-Peacock и други 2012). Наистина, други проучвания показват, че невронната активност може да расте и да намалява по време на периода на забавяне преди извикването. Често невралната активност спада до изходното ниво и възстановява силата си близо до края на периода на забавяне в очакване на припомнянето, необходимо за изпълнение на повтаряща се задача (Barak and others 2010).

Заедно тези проучвания предполагат, че въпреки че постоянното задействане на потенциала за действие може да присъства на работната памет, други електрически тихи механизми могат да запазят работната памет в някои случаи. Едно пестеливо обяснение е, че присъстващите работни спомени (тези, които се запазват в съзнателно съзнание) и ненаблюдаваните (несъзнателни) работни спомени могат да работят чрез различни клетъчни механизми.

Обслужвана срещу UnattendedWorking Memory

Работната памет може да се поддържа без съзнателно осъзнаване и след това да бъде извикана след подходящ сигнал, когато човек забрави хода на мислите си в разговор, но след това си го припомня незабавно, когато му бъде напомнено какво е било казано само секунди преди това.

В подкрепа на това, един импулс на TMS (транскраниална магнитна стимулация) може да възстанови загубена визуална работна памет в проучвания върху хора и да повиши нивата на невронна активност, открита от fMRI и EEG, които са показателни за извикване на паметта (Rose and others 2016). Това подкрепя хипотезата, че неконтролираните спомени се съхраняват от механизми, различни от задействане на продължителен потенциал за действие.

В тези експерименти участниците се представят едновременно с два обекта на екрана на компютъра. След кратко забавяне им беше казано кой от двамата да запомнят. По този начин това изображение се превръща във фокуса на вниманието и се поддържа в състояние на работна памет.

Беше идентифициран повишен нервен отговор, открит чрез fMRI и EEG в отделни експерименти, който съответстваше на момента, в който изображението беше разпознато.

For more information:1950477648nn@gmail.com