Zwei Gene für die Abdichtung In Erinnerungen identifiziert

Im Inneren der teensy Gehirne von Fruchtfliegen liegt die Blaupause für wie Erinnerungen Form – Informationen, die wahrscheinlich in unserem sperrigen Birnen überleitet – und Forscher haben nur zwei Gene, die Schlüssel zur Bildung von Langzeiterinnerungen werden identifiziert.

"Die Forschung könnte helfen uns enorm im Verständnis unserer eigenen Gehirn und wie es Langzeiterinnerungen, bildet", sagte Forschungsleiter Ann Shyn Chiang, Neurowissenschaftler an der National Tsing Hua University in Taiwan.

Fruchtfliegen (Drosophila Melanogaster) wurden lange als Modelle zur Funktionsweise von Speicher in anderen Spezies Mensch enthalten. Die meisten Wissenschaftler glaubten, dass Fruchtfliegen Gedächtniskonsolidierung – Umwandlung des Kurzzeitgedächtnis und Langzeiterinnerungen – komplett in einer Hirnregion namens Pilz Körper, die das Zentrum für Erwachsene lernen und Gedächtnis und ist analog zu den menschlichen Hippocampus passiert.

Aber mit neuen genetischen Werkzeugen Chiang und seine Kollegen festgestellt, dass zwei spezifische Neuronen außerhalb der Pilz Körper die primären Arbeitspferde bei der Bildung von neuen Langzeiterinnerungen sind. Darüber hinaus haben sie zwei Gene identifiziert, die wesentlich für die Bildung von Proteinen, die Erinnerungen gesperrt werden können.

Beim Menschen dieser Prozess wird wahrscheinlich ein wenig komplizierter, aber die grundlegenden Prinzipien möglicherweise ähnlich, Chiang fügte hinzu, dass die Forschung eines Tages helfen könnte Behandlungen für Speicherprobleme ergeben. "Ist ein Speicher defekt, wir können in der Lage zu finden, was Proteine beteiligt sind und entdecken Sie Möglichkeiten, um den Speicher zu retten", sagte Chiang LiveScience.

Eine große Überraschung

Um die langfristige Gedächtnisbildung von Fruchtfliegen zu studieren, Forscher verwenden oft eine Kombination von Gerüchen und Elektroschocks: sie setzen eine Fruchtfliege, einen Geruch gefolgt durch einen elektrischen Schlag, und dann setzen Sie es einem anderen Geruch mit kein Schock. Forscher werden dieses Training mehrmals in Abständen wiederholen und testen Sie dann die Fliege Gedächtnis lassen es die Wahl zwischen zwei Flügel in einer t-förmigen Arena, ein Betrieb der Schock-assoziierten Duft und andererseits die sichere Duft. Wenn die Fliege ein Langzeitgedächtnis über die Gerüche gebildet, auch 24 Stunden nach dem Training, es würde wahrscheinlich zum sicheren Flügel huschen.

In früheren Studien fanden Forscher heraus, dass sie vorbeischauen könnte langfristige Gedächtnisbildung in die fliegen füttern ein Medikament, das neue Proteinsynthese die vermutlich Form Erinnerungen helfen hemmt durch die Stärkung der Verbindungen zwischen den Neuronen. Jedoch sagte war es unmöglich, genau zu bestimmen welche Neuronen machten die Proteine für Langzeiterinnerungen, weil die Medikamente alle Gehirnzellen aus synthetisieren Proteine hemmen, Chiang.

Um dieses Problem zu umgehen, engineered Chiang und seine Kollegen eine temperaturempfindliche Toxin, die Proteinsynthese in gezielte Neuron Zelltypen deaktiviert. Die Forscher gezeigt systematisch die fliegen Köpfe für Neuronen entscheidend für langfristigen Gedächtnisbildung durch den Wechsel des Toxins ein- und Ausschalten mit Wärme in verschiedenen Hirnarealen.

Sie fanden heraus, dass wenn sie Proteinsynthese in den Pilz Körper Neuronen ausgeschaltet, die Fruchtfliegen noch Form Langzeiterinnerungen konnten. Aber die fliegen aus den Entwicklungsländern Langzeiterinnerungen gestoppt Hemmung neue Proteinsynthese in zwei Nervenzellen, die dorsalen anterior Lateral (DAL) Neuronen genannt.

"Dies war eine große Überraschung für uns und wird wohl für die meisten Menschen im Feld [Neurobiologie] sein", sagte Chiang.

Als nächstes die Forscher entwickelt fliegt mit einem grün fluoreszierendes Protein, die dauerhaft ändert sich zu rot, wenn UV-Licht ausgesetzt: von periodisch glänzenden UV-Licht auf die fliegen Gehirne, könnte sie alte Proteine zu rot wechseln und sehen, wo und wann die neue grüne Proteine Form.

Noch wichtiger ist, dieses genetische Werkzeug erlaubte ihnen, herauszufinden, die bestimmte Gene verantwortlich für die neue Proteine, so genannte Calcium/Calmodulin-abhängige Proteinkinase II und Zeitraum Gene in den beiden DAL Neuronen zu identifizieren. Die fluoreszierende Proteine ergab ferner, dass Erinnerungen zunächst vom Pilz Körper Nervenzellen verarbeitet werden, bevor er zu den Gehirnzellen DAL. Chiang vermutet andere Gehirn Zellen auch in der Proteinsynthese wichtig für Erinnerungen beteiligt sind.

Verstehen des menschlichen Gehirns

Josh Dubnau, die Fruchtfliege Gedächtnisbildung am Cold Spring Harbor Laboratory in New York studiert und war nicht mit der Forschung beteiligt, war fasziniert, dass die scheinbar einfache Organismus mehrere Hirnareale verwendet, Erinnerungen, eine nur in komplexere Tiere wie Menschen erwartet zu konsolidieren.

"Die Tatsache, dass dies in der Fruchtfliege Gehirn geschieht legt nahe, dass es ein sehr wesentliches Merkmal des Speichers ist," sagte Dubnau LiveScience. "Es kann bedeuten, dass dies der beste Weg, die []-Speichersystem zu entwerfen ist."

Dubnau betonte, dass diese Art der Forschung entscheidend zum Verständnis des menschlichen Gehirns.

"Sagen wollten Sie Reverse-Engineering eines der weltweit modernsten Computern – wenn Sie es nicht mit einem Taschenrechner oder ein iPhone machen könnte, hast du keine Chance mit einem komplizierteren System," sagte Dubnau, die Sicht der Begleiter für die neue Studie erstellt, in der 10 Februar-Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht. "Wir brauchen zuerst ein Modell, zu wissen, wie wir gehen, um das Verständnis des menschlichen Gedächtnisses."