Seeschnecke bietet Hinweise zur Verbesserung der Langzeit-Gedächtnis

Nacktschnecken als Modelle verwenden, können Wissenschaftler eines Tages möglicherweise Design lernen, Protokolle, die Verbesserung der langfristigen Gedächtnisbildung im Menschen, schlägt eine neue Studie.

Die Forscher verwendeten Informationen über biochemische Stoffwechselwege im Gehirn der Meeresschnecke Aplysia , um ein Computermodell zu entwerfen, die identifiziert die Zeiten wann die Molluske Gehirn grundiert ist für das lernen. Sie das Modell durch die Vorlage der Tiere zu einer Reihe von Schulungen, mit Elektroschocks, getestet und festgestellt, dass Aplysia erlebt einen deutlichen Anstieg der Gedächtnisbildung, wenn die Sitzungen vom Modell vorhergesagten Spitzenzeiten durchgeführt wurden.

Proof of Principle Studie eines Tages Wissenschaftler entdecken Sie Möglichkeiten zur Verbesserung der menschlichen Gedächtnis helfen kann, sagten die Forscher.

"Das ist sehr beeindruckend", sagte David Glanzmann, Neurobiologe an der University of California Los Angeles, der Studie, in der er nicht beteiligt war. "Wenn jemand mich, vor der Zeit gefragt," wirst du um lernen zu verbessern, wenn Sie diese beiden Wege modellieren zu können?" Ich hätte nicht gedacht."

Ein einfaches Gehirn

Wissenschaftler haben das Gehirn von Aplysia seit den 1960er Jahren studiert und Tiere haben viele Geheimnisse von lernen und Gedächtnis in den Menschen offenbart. Die Meeresschnecke Zentralnervensystem ist relativ einfach, mit nur 10.000 Neuronen, verglichen mit ungefähr 100 Milliarden im Menschen, erklärte der Erstautor der Studie John Bryne, Neurobiologe an der University of Texas. Darüber hinaus sind AplysiaNeuronen groß und bequem.

"Trainieren Sie ihre neuralen Schaltkreis und Verhalten, und dann Sie das Tier zu trainieren und suchen Sie nach Änderungen, die mit dem Lernen zusammenhängen" Bryne sagte LiveScience.

Lernen in Aplysia erfolgt in Form von Wissenschaftler Sensibilisierung nennen. Wenn Forscher das Tier zu stoßen oder geben Sie ihm einen elektrischen Schlag, wird der Meeresschnecke in den Siphons ziehen die trichterartig Anhängsel sind. Eine ungeübte Schnecke wird seine Siphons für nur ein paar Sekunden zurückziehen, aber als das Tier lernt, dass seine Umgebung gefährlich ist, wird es in seine Anhängsel für längere Zeit halten. [Geschichten über 10 clevere Tiere]

In regelmäßigen Abständen stossen die Schnecke verursacht offensichtliche Veränderungen in seinen Nervenzellen, so dass das Tier um eine Erinnerung zu bilden, die für mehr als eine Woche (eine erhebliche Zeit für Tiere, die nur ein Jahr zu leben) dauert.

In den 1980er Jahren entdeckten Forscher, dass training Aplysia mit fünf Impulse, verwaltet alle 20 Minuten effektiv geholfen die Tiere Sensibilisierung Langzeiterinnerungen zu produzieren. Seitdem haben Wissenschaftler gelernt, dass die Aktivierung von zwei Proteinen kritisch für die Meeresschnecke, diese Erinnerungen zu entwickeln.

Erstellung eines Modells

Bryne und seine Kollegen gefragt, ob sie mit einem besseren lernen-Protokoll kommen könnten, Gedächtnisbildung, durch das Eingehen einer Computersimulation ihre Informationen auf die biochemischen Bahnen, die diese beiden Proteine aktivieren zu stimulieren.

"Wir sagten den Computer" Simulationen ausführen, mit diesen fünf Training versuchen, aber versuchen jeden anderen Permutation der Intervalle zwischen den Studien, diejenigen zu finden, die die Reaktionen zu maximieren' ", sagte Bryne.

Der Computer bestimmt, dass Studien (oder elektrische Impulse) in Abständen von 10, 10, 5 und 30 Minuten würde die biochemischen Reaktionen zu optimieren.

Wenn die Forscher dieses erweiterte Protokoll mit live Nacktschnecken getestet, fanden sie, dass die Tiere immer noch den Schock nach fünf Tagen erinnerte; die Schnecken nicht daran erinnern, den Schock, wenn es im standard 20-Minuten-Takt verabreicht wurde.

Sie auch ihr Protokoll in kultivierten Zellen getestet. Sie entfernt die sensorischen Neuronen und motorischen Neuronen — die Reflexe zu steuern – von Schnecken Gehirne und erlaubt die Zellen wieder herzustellen Verbindungen in einer Zellkultur. Sie ersetzt Schock mit Serotonin, ein Neurotransmitter, die Verbindungen zwischen den beiden Arten von Neuronen während Reflexe erleichtert.

Die Forscher fanden heraus, dass Serotonin Impulse gegeben mit beiden Protokollen langfristige Veränderungen in der Stärke der Verbindungen zwischen den Neuronen produziert, aber das erweiterte Protokoll führte zu Verbindungen, die stärker und dauerte länger waren.

Nachweis der Grundsatz

"Ich denke, es ist eine sehr interessante Studie", sagte Samuel Schacher, Neurobiologe an der Columbia University, die nicht in der neuen Forschung beteiligt war. "Aber unabhängig davon, ob dies bei Menschen, zumindest aus neurobiologischer Sicht genutzt werden kann, ist eine offene Frage." Aplysia Gehirn wurde stark untersucht, sagte er, aber Wissenschaftler haben viel weniger genau wissen, wie bestimmte neuronale Systeme in Menschen und anderen Säugetieren, Gehirn-Arbeit. [10 Dinge, die Sie nicht über das Gehirn wissen]

Schacher sagte die Studie "wird etwas, das viel Forschung und Ansätze auf der Straße zu fördern", und vielleicht seine Grundsätze können auch auf Menschen in 10 Jahren.

Bryne betont, dass die Studie ein Beweis für das Prinzip, dass Wissenschaftler kommen oben mit einem besser lernen-Protokoll, wenn sie ausreichende Informationen über die biochemischen Reaktionen im Gehirn haben.

"Wir derzeit Medikamente um Gedächtnis zu verbessern, aber Medikamente unerwünschten Nebenwirkungen haben," sagte er. "Dies zeigt, dass es möglicherweise eine alternative Möglichkeit zum Gedächtnis zu verbessern, die potenziell auf die Unterrichtssituation ergriffen werden können."

Die Studie wurde veröffentlicht online-Dez. 25 in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience.