Die meisten Erinnerungen verblassen in einer Angelegenheit von Tagen oder Wochen, während einige weiterhin für Monate, Jahre oder sogar für das Leben. Was erlaubt es, bestimmte Erfahrungen zu verlassen, so langen-bleibenden Eindruck in unseren neuronalen Schaltkreisen? Dies ist eine uralte Frage in der Neurobiologie, der hat sich nie gelöst, aber neue Beweise zeigen, auf eine überraschend neue Antwort.
In einer Studie, veröffentlicht im Februar 10, 2020 in Nature Neuroscienceder UC San Francisco Wissenschaftler haben entdeckt, dass die Mäuse, die schnell lernen, eine ängstliche Reaktion auf eine situation als bedrohlich wahrgenommen, aber für solch eine konditionierte Reaktion auf lang anhaltende erfordert Gehirnzellen zu erhöhen Mengen von einem isolierenden material namens myelin, die dienen können, zu stärken und zu stabilisieren, neu gebildeten neuronalen verbindungen.
Nach der UCSF-Forscher, die weitere Forschung auf diese Rolle von myelin lernen könnten eines Tages dazu beitragen, neue Therapien für Erkrankungen wie die posttraumatische Belastungsstörung (PTSD), in denen unerwünschte, aufdringliche Erinnerungen werden ständig abgerufen, weil Sie so stark codiert im Gehirn.
„Wir finden, dass eine kurze, Angst-learning-Erfahrung kann zu langfristigen Veränderungen in der myelination und die damit verbundenen neurophysiologischen Veränderungen im Gehirn, die detektiert werden können, auch einen Monat später,“ sagte Studie Autor Mazen Kheirbek, Ph. D., assistant professor in der Abteilung für Psychiatrie und ein Mitglied der UCSF-Weill-Institut für Neurowissenschaften.
„Die Untersuchung der Rolle der neuen myelin-Bildung in adaptive und maladaptive lernen ist eine wichtige Möglichkeit sowohl für das Verständnis der grundlegenden Mechanismen von lernen und Gedächtnis, sowie für die Identifizierung neuer targets für die Behandlung von affektiven und Angststörungen,“ sagte er.
Kheirbek, deren Forschung an der UCSF konzentriert sich auf die neuronalen schaltkreise zu erzeugen Stimmung und Angst-bezogenen Verhalten, gemeinsam betreute die Studie mit Jona Chan, Ph. D., ein Weill-Institut-Mitglied und die Debbie und Andy Rachleff Distinguished Professor in der Abteilung von Neurologie, deren Fokus der Forschung steht die Frage, wie das Gehirn schafft myelin und warum es zerfällt in multiple-Sklerose (MS).
Wachsende Beweise dafür, Dass Myelin Spielt Rolle bei Lernen
Myelin gebildet wird, die während der frühen Entwicklung von Gehirn Zellen, die sogenannten oligodendrozyten, die wickeln sich Hunderte Male um den Verzweigungen der Axone, die aus bestimmten Schlüssel Neuronen. Dies bildet eine Dicke Hülle aus protein und Fett wirkt wie ein Isolator, um ein elektrisches Kabel, die Stärkung und Beschleunigung elektrische Signal in die Nervenbahnen, die eine Verbindung einer Nervenzelle auf die nächste.
Diese Isolierung ist besonders wichtig für das Gehirn verkehrsreichsten Informations-Autobahnen, wie die high-speed-Nervenfasern, verlängern kann drei Meter oder mehr, so dass Ihr Gehirn fast sofortige Kommando über die Muskeln Ihres Körpers. Beschädigung des myelins und eine damit verbundene Verlust von Muskel-Kontrolle sind die Markenzeichen von MS, aber vergleichsweise wenig Aufmerksamkeit wurde auf die Möglichkeit, die myelin könnte auch durchmachen dynamischen Veränderungen im gesunden adulten Gehirn.
Jedoch in den letzten Jahren haben Wissenschaftler entdeckt neuen myelination bilden innerhalb des Gehirns während des langfristigen Lernens, insbesondere in das Motorische lernen (Mäuse lernen, zu laufen auf komplexe Rädern zum Beispiel) und im räumlichen lernen (Mäuse lernen, Ihren Weg zu finden zurück zu einem bestimmten Ort in einem Labyrinth).
Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass das lernen richtet sich zunächst auf die Fähigkeit des Gehirns, rewire-selbst durch die Bildung neuer verbindungen zwischen den Neuronen. Diese neuen Studien repräsentieren die wachsenden Beweise, dass myelin, die Fähigkeit zu stärken und zu pflegen, diese neuen verbindungen kann ermitteln, welche macht bestimmte Erinnerungen haften.
Robuste Myelin Kann Stabilisieren, Anhaltende Erinnerungen
Die neue Studie nimmt diese Erkenntnisse noch einen Schritt weiter, die zeigen, dass Veränderungen im myelin eine entscheidende Rolle spielen, nicht nur bei den Tieren “ körperliche Bewegungen, sondern auch bei der Festlegung lang-anhaltende emotionale Erinnerungen.
Wenn Mäuse erhalten einen milden elektrischen Fuß-Schock in einen klimatisierten Raum mit verschiedenen Kontext-cues, die Sie schnell lernen zu verknüpfen, den Schock, die mit diesem spezifischen Kontext: wenn Sie später wieder in die gleiche Kammer, die Sie einfrieren, auch in der Abwesenheit von dem Schock. Dies wird interpretiert als eine Verhaltens-Ausdruck erinnerte sich an Angst.
In Ihrer neuen Studie, die Forscher der UCSF bestimmt, dass der Erwerb eine Erinnerung an ein Fuß-Schock auf diese Weise wurde begleitet von erhöhtem myelin-Bildung im medialen präfrontalen cortex, einer Hirnregion, die wichtig für die Bildung von Langzeit-Erinnerungen.
Um zu testen, ob diese neue myelin war erforderlich, um die Tiere zu lernen, die Forscher wiederholten das experiment mit Mäusen, die gentechnisch nicht in der Lage sein, um neue myelin. Diese Mäuse zunächst froren die Klimaanlage in der Kammer, aber im Gegensatz zu normalen Mäusen, die Ihre Angst schien zu verblassen nach etwa einem Monat. Die Forscher folgerten, dass die neuen myelin-Bildung ist nicht erforderlich für die Initiale lernen, spielt aber eine Besondere Rolle in der Konsolidierung und Wartung für lang anhaltende Angst vor Erinnerungen.
Da myelin wirkt, um erhöhen die Geschwindigkeit und Effizienz von Signalen, die entlang Axone, änderungen in myelination beeinflussen können wichtige elektrische Signal Muster in neuronalen Netzwerken. In Ihrer neuen Studie entdeckten die Forscher, dass der Verlust der Fähigkeit zur Neubildung von myelin produziert langfristige Veränderungen in der Aktivität von Neuronen in der Maus präfrontalen cortex.
Simon Pan, ein student im Aufbaustudium in UCSF MD/Ph. D.-Programm und der erste Autor der neuen Nature Neuroscience Studie, konzipiert und initiiert den interdisziplinären Projekt zwischen der Chan-und Kheirbek labs.
„Diese Studie ist ein bedeutender Fortschritt in unserem Verständnis, wie das Gehirn baut sich in Antwort auf eine Lernerfahrung“, meinte Pan. „Ein Kardinal Eigenschaft von myelin ist seine Stabilität, die eindeutig Positionen es zu unterstützen, dauerhafte, sogar ein Leben lang, Erinnerungen von Menschen, Mäusen und anderen Tieren.“
Verständnis Myelin Plastizität Könnte Hilfe PTSD-Behandlung
In einem experiment, die UCSF-Forscher entdeckt, dass die Mäuse, die erste Behandlung mit dem Antihistaminikum Clemastin Fumarat, eine mögliche MS-Therapie identifiziert Chan im Jahr 2014, das funktioniert durch die Erhöhung der myelin-Produktion, zeigte eine ungewöhnlich robuste langfristige Rückruf der konditionierten Angst-Speicher.
Die Studie co-Autoren festgestellt, dass die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) combat-Veteranen mit PTSD deutet darauf hin, dass Sie zugenommen haben myelin Inhalte im Gehirn der hippocampus, eine region im Zusammenhang mit der Konsolidierung der Erfahrungen, die übertragung vom kurz – in das Langzeitgedächtnis.
„Dies wirft die Möglichkeit, dass die absurden myelination könnte Verwicklung in die Pathophysiologie der PTBS,“ Kheirbek sagte. „Die Intensive Angst vor Reaktionen beobachtet, die in PTSD-Patienten vergleichbar mit der erhöhten Angst vor Reaktionen gezeigt von Clemastin-behandelten Mäuse mit einer erhöhten myelination. Myelin Plastizität könnte vorteilhaft sein, für den erfahrenen lernen, beispielsweise das spielen eines Klaviers oder die Erinnerung an Orte, sondern auch schädlich ist, wenn es hartnäckigen, overgeneralized Angst vor Reaktionen auf alltägliche Situationen.“