Hringrásarkerfi sem tengir fortíð og framtíð nám í gegnum breytingar á skynjun 1. hluti

Langtímaminnismyndun er orkulega dýr. Taugakerfi sem leiðbeina dýrum til að bera kennsl á frjó tengsl hafa því mikilvægan ávinning til að lifa af. Hér útskýrum við hringrásarkerfi í Lymnaea, sem gerir minni kleift að móta nýja minnismyndun með breytingum á skynjun. Nánar tiltekið, sterk klassísk skilyrðing knýr jákvæða breytingu á skynjun sem auðveldar öflugt nám í síðari og annars árangurslausu veikum tengslum.

Langtímaminni er ein mikilvægasta gerð minnis í mannsheilanum. Það er grundvöllur þess að fólk læri nýja þekkingu og reynslu í daglegu lífi sínu. Með langtímaminni getur fólk betur skilið og tekist á við ýmis vandamál í lífinu og bætt greind sína og hugsunargetu. Minni er hæfni mannsheilans til að stjórna minni, sem ákvarðar magn og gæði upplýsinga sem fólk getur munað og vistað.

Það er órjúfanlegt samband á milli langtímaminni og minni. Aðeins með betra minni getur fólk nýtt og beitt langtímaminninu betur og öðlast betur þekkingu og reynslu af því. Á sama tíma getur langtímaminni einnig stuðlað að því að bæta minni. Vegna þess að ef fólk lærir oft nýja þekkingu í lífi sínu og heldur áfram að safna og beita nýrri þekkingu, getur það smám saman bætt minnisstig sitt.

Til að langtímaminni og minni virki betur þarf fólk að huga að sumum aðferðum. Í fyrsta lagi skaltu huga að smáatriðum og athygli og huga að og muna mikilvægar upplýsingar eins mikið og mögulegt er í námi, starfi og lífi. Í öðru lagi geturðu bætt minnið með stöðugri þjálfun, eins og lestri, leikjum eða reglulegri hreyfingu til að bæta minnisgetu heilans. Að auki eru það einnig mikilvægir þættir til að bæta langtímaminni og minni að viðhalda jákvæðu viðhorfi og forvitni og vera reiðubúinn til að samþykkja stöðugt nýja þekkingu og reynslu.

Til að draga saman, langtímaminni og minni eru par af gagnkvæmum styrkjandi þáttum. Aðeins með því að gefa báða fullan leik getum við hagnast meira í lífinu og beitt greind okkar og hugsunarhæfileikum. Þess vegna skulum við læra virkan, huga að smáatriðum, vera forvitin, samþykkja nýja þekkingu og reynslu og bæta stöðugt minni okkar og langtímaminni. Það má sjá að við þurfum að bæta minni okkar. Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega vegna þess að Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lækningaefni með mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá hinum ýmsu virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal sýru, fjölsykrur, flavonoids o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á ýmsan hátt.

Smelltu á vita bætiefni til að bæta minni

Aðferðir við krufningu í hringrás sýna taugastjórnunarnetið sem ber ábyrgð, sem einkennist af gagnkvæmu hömlunarmyndefni. Þetta bæði stillir skynjunarástandið og virkar sem aðalstýringin fyrir hleranir á nýju námi. Meðhöndlun lyfjafræðilegra hringrása in vivo kemur fullkomlega í stað sterkrar hugmyndafræðináms og færir netið í móttækilegra ástand til að gera veikt hugmyndafræðinám í kjölfarið kleift.

Þannig veitir skynjunarbreytingar rás til að tengja saman fortíð og framtíð minnisgeymslu. Við leggjum til að þetta kerfi varar dýrum við lærdómsríkum tímabilum, lækki þröskuldinn fyrir nýtt minnisöflun.

KYNNING

Nám og myndun langtímaminni (LTM) eru mikilvæg en orkulega dýr ferli, sérstaklega fyrir dýr með takmarkað efnaskiptafjármagn (1, 2). Sem slíkar eru taugaaðferðir sem gætu hjálpað til við að bera kennsl á mikilvægustu eða frjósamustu tengslin að vera mjög gagnleg til að lifa af. Taugakerfi til að styðja við slíkt leiðsagnarnám er hins vegar ekki komið á fót. Umsækjandi til að aðstoða við að kenna nýja minnismyndun er fyrri reynsla dýra, en hvernig fortíð og framtíð nám gæti tengst er illa skilið.

Ein möguleg innsýn kemur frá rannsóknum á mönnum sem gefa til kynna að fyrri nám stillir skynjun með athyglisbreytingu, sem stýrir skynjunarvinnslu í framtíðarverkefnum og eykur frammistöðu (3-5). Þetta vekur upp þann áhugaverða möguleika að skynjunarbreytingar gætu verið mikilvæg leið sem þjónar því hlutverki að tengja saman fortíð og nýtt nám.

Einföld líkön fyrir hryggleysingja hafa verið mikið nýtt til að skýra grundvallar taugakerfi fyrir nám og aðgerðaval (6-14). Hér notuðum við Lymnaea, rótgróið lindýrakerfi (15–22), til að kanna beint sambandið milli minnis, skynjunar og nýs náms. Þetta dýr getur fljótt myndað tengsl á milli áreita eftir eina þjálfunarlotu með því að minningin varir í nokkrar vikur (23, 24).

Taugafrumurnar í miðtaugakerfinu eru stórar, auðkennanlegar og aðgengilegar og undirliggjandi hringrásir fyrir tjáningu skilyrtrar svörunar hafa verið talsvert auðkenndar (15, 25–27), sem gerir þetta að sannfærandi vali fyrir nákvæma hegðun og hringrásarstig. rannsóknum. Hér lögðum við dýr fyrir tvenns konar smekklegar, klassískar skilyrðingar, sterka sem framkallar stöðugan LTM og veikburða sem gerir það ekki. Þegar það er sett fram í röð (sterkt og síðan veikt), framkallar skilyrt áreiti sem notað er í veikburða þjálfunarmyndinni í kjölfarið öflugt skilyrt svar.

Með því að nota bæði hegðunar- og raflífeðlisfræðilega útlestur sýnum við fram á að á meðan áreiti sem notuð eru við veikburða þjálfun eru upphaflega litið á dýrið sem óljóst/bistöðugt (bæði jákvætt og neikvætt), þá færir fyrri sterka námið þessa skynjun í stöðugt jákvætt ástand. Við auðkennum einnig stjórn örhringrásina sem ber ábyrgð, og sýnum fram á að hún virkar með því að stjórna samkeppnissamskiptum milli tveggja andstæðra fóðrunarhegðunar, sem gerir kleift að breyta þröskuldinum fyrir jákvæða námssambönd á kraftmikinn hátt.

Lyfjafræðileg afritun á breyttri skynjun in vivo getur að fullu komið í stað öflunar sterks minnis, sem beygir netið í átt að móttækilegra ástandi til að gera ný jákvæð tengsl kleift. Rannsókn okkar leiðir í ljós lykilaðferð til að tengja saman fortíð og framtíð nám með breytingum á skynjun. Við gerum þá tilgátu að þetta þjóni til að gefa dýrinu merki um hugsanlega námsríkt umhverfi, sem gerir nýjum jákvæðum tengslum að myndast við vísbendingar sem annars væri hunsað.

NIÐURSTÖÐUR

Fyrra nám auðveldar ný minnisöflun

Lymnaea myndar sterkar og langvarandi minningar eftir aðeins eina pörun af hlutlausu og gefandi áreiti (23, 24). Hér nýttum við þetta kerfi til að kanna hvernig ólíkir námsviðburðir hafa samskipti. Við komum á tveimur mismunandi þjálfunaraðferðum: Sú fyrsta notaði eina pörun af amýlasetati [AA; skilyrta áreiti (CS)] og 0.33% súkrósa [S; hið óskilyrta áreiti (US)], sem framkallaði LTM (17) sem kom fram sem aukin fæðusvörun við CS prófuð 4 eða 24 klukkustundum eftir þjálfun (mynd 1, A og B; mynd. S1A; og kvikmynd S1).

Byggt á styrkleika lærðrar útkomu, flokkuðum við þetta sem „sterka“ þjálfunarmynd. Í annarri samskiptareglunni pöruðum við annað CS, gamma-nonalactone (GNL), sem var ekki frábrugðið AA í áhrifum þess sem hlutlaust áreiti (mynd S1B), við lægri styrk súkrósa (s; {{2} }.11%, Bandaríkjunum). Þessi pörun var ófullnægjandi til að framkalla minni þegar hún var prófuð 1, 3, 4 eða 24 klukkustundum eftir þjálfun (mynd 1C og mynd S1C) og var því flokkuð sem „veik“ þjálfunarmynd. Næst skoðuðum við hvort samskipti milli þessara þjálfunaraðferða gætu haft áhrif á niðurstöðu náms. Til að gera þetta settum við á fót tvöfalda þjálfun þar sem dýr fengu sterka þjálfun og eftir 4-klukkutíma millibili, veikburða þjálfun (Mynd 1D). Sérstaklega, með því að nota þessa siðareglur, komumst við að því að öflugt LTM var nú myndað vegna veikrar þjálfunar (mynd 1D og mynd S2A).

Þessi niðurstaða var ekki útskýrð með áreiti alhæfingu þar sem sterk þjálfun (AA + S) ein og sér breytti ekki GNL svöruninni samanborið við barnaleg dýr (mynd 1D og mynd S2A). Þar að auki var minni eftir sterka þjálfun (AA + S) ekki truflað af veiku þjálfuninni (GNL + s), sem staðfestir að engin afturvirk truflun á milli minnanna átti sér stað (mynd 1D og mynd S2A). Áhrifin voru heldur ekki háð því hvaða CS var notað í sterku eða veiku þjálfuninni; Að snúa við hugmyndafræðinni um að nota GNL sem CS í sterkri þjálfun og AA sem CS í veikburða þjálfun gaf einnig sömu niðurstöðu (mynd S2B). Í prófun á þrálátri veikburða þjálfunarminni eftir sterka þjálfun sýndum við fram á að minnismerkið var enn til staðar 48 klukkustundum síðar (mynd S2C). Kynning á sterkum US einum 4 klukkustundum fyrir veika þjálfunina jók ekki GNL svörunina (mynd S2D), sem bendir til þess að áhrifin hafi verið sérstaklega háð öflun fyrra sterka minnisins.

Til að prófa enn frekar þörfina á fyrri sterkri minnisöflun, gerðum við tvöfalda þjálfunaraðferð þar sem dýr fengu tvö veik þjálfun með 4 klukkustunda millibili (AA + s/ GNL + s eða GNL + s/AA + s) og komust að því að það var ekkert minni fyrir hvorugt CS (mynd S2E). Næst veltum við fyrir okkur mikilvægi tímasetningarbilsins milli sterkrar og slakrar æfinga. Við komumst að því að veik þjálfun var nægjanleg til að framkalla LTM þegar hún var kynnt á milli 30 mín og 4 klukkustunda eftir sterka þjálfun, sem bendir til þess að það sé mikilvægur tímagluggi eftir nám þar sem hægt er að auðvelda nýja minnisöflun (mynd S3A).

Síðast ákváðum við mikilvægi tímabundinnar röð þjálfunar, sérstaklega hvort sterk þjálfun gæti afturvirkt aukið minnismerki sem framkallað er af veikri þjálfun. Við komumst að því að veik þjálfun var ófullnægjandi til að framkalla LTM þegar hún var á undan sterkri þjálfun um 4 klukkustundir (Mynd. 1E og Mynd. S3B), sem sýnir að árangur veikrar þjálfunar er mjög háður fyrri sterkri þjálfun. Saman benda þessar niðurstöður til þess að fyrri öflun og styrking á sterku minni hafi áhrif á að lækka þröskuldinn fyrir nýtt lystarnám.

Fyrra nám breytir skynjun á nýjum námsviðburði

Hvernig eykur fyrra sterkt nám nýja minnismyndun? Með hliðsjón af þeirri ströngu röð þjálfunar sem þarf (sterkt fylgt eftir með veikt) settum við fram tilgátu um að sterka minni gæti verið að breyta skynjun dýrsins á samsetningu CS + US við síðari veikburða þjálfun, aukið jákvætt gildi veikburða þjálfunar þannig að tengslin eflast.

Til að prófa þessa hugmynd nýttum við okkur þá staðreynd að skynjun á framsettu áreiti, frá jákvæðu til neikvæðu, er hægt að lesa beint út í Lymnaea með því að mæla fjölda inntöku og upptöku atburða sem eiga sér stað (Mynd 2A) (16) . Meðan á pörun á CS + US í veiku þjálfunaraðferðinni stóð, framkvæmdu dýr blöndu af inntöku og neyslubitum, oft flip-flotting á milli lota af tveimur hegðun (mynd 2B). Aftur á móti, þegar sterk þjálfun var á undan þessu, var hlutfall inntöku og neyslu marktækt hærra (Mynd 2, C og D) og fleiri dýr framkvæmdu alls ekki neyslubit sem svar við veiku þjálfuninni (Mynd 2E).

Ennfremur, til að kanna skynjunarstöðugleika við veikburða þjálfun, bárum við saman pör af bitum sem framkölluð voru við CS + US kynninguna til að ákvarða hvort þau skiptu á milli ástands (inntaka/inntaka og inntaka/inntaka) eða haldast stöðugum (inntaka/inntaka og inntaka/inntaka) . Þetta leiddi í ljós marktæka minnkun á breytingalíkum á milli ríkja, sem bendir til þess að fyrri sterk þjálfun breytist, og stöðugleiki, skynjun þjálfunarinnar (mynd S4, A til E). Kynning á sterku þjálfuninni US eingöngu, 4 tímum fyrir veikburða þjálfun, olli engum breytingum á inntöku/neysluhegðun samanborið við dýr sem ekki fengu sterka þjálfun US, sem sýnir að orkugildi hás súkrósa eingöngu við sterka þjálfun var ekki uppspretta hlutdrægni gagnvart inntökuhegðun (mynd S5, A til D).

Ennfremur, fyrri veik þjálfun (AA + s) 4 tímum fyrr breytti heldur ekki skynjun á síðari veikri þjálfun, sem staðfestir að öflun fyrri sterku minnis er nauðsynleg til að breyta skynjun veikrar þjálfunar (mynd S5, A til D). Við útilokuðum líka möguleikann á því að fyrri sterk eða veik þjálfun væri einfaldlega að breyta svörun við CS eða US sem notuð var í veiku þjálfuninni (mynd S6, A til D). Saman sýna niðurstöður okkar fram á að barnaleg dýr skynja CS + US sem notað er við veikburða þjálfun sem óljóst/tvístöðugt áreiti og að fyrri sterk þjálfun færir skynjun dýrsins á veiku þjálfuninni í stöðugt ástand, sem beinir hegðunartjáningu í átt að jákvæðu (inntöku) á móti. neikvæð (egestion) hegðun.

Breytingar á skynjun á veikri þjálfun eru knúin áfram af breytingum á netkerfi

Næst fórum við að bera kennsl á taugabreytingarnar sem liggja að baki breytingunni á skynjun á CS + US sem notuð er við veikburða þjálfun sem tengist nýrri minnisöflun. Þetta er auðvelt að ná í Lymnaea þökk sé mjög aðgengilegum og vel skilgreindum taugarásum sem stjórna fæðuhegðun þess. Nánar tiltekið gerðum við innanfrumuupptökur úr fasaskipta fóðrunarmótóneuróni, B11, sem veitir aflestur á hlutfallslegri virkni í bæði inntöku- og neyslurásum og þjónar því sem in vitro mælikvarði á innra netkerfisástand (Mynd 2F). Í einangruðum heila, þar sem skynjunarleiðir voru ekki til, bárum við saman þessa útlestur hjá báðum barnalegum dýrum á móti þeim sem áður höfðu fengið sterka þjálfun.

Í samræmi við niðurstöður okkar in vivo sýndu efnablöndur frá barnalegum dýrum mörg taktvirk virknimynstur sem vitað er að liggja að baki neyslulotum (fictive egestion), en þeir sem höfðu upplifað sterka þjálfun voru nær eingöngu hlutdrægir í átt að raflífeðlisfræðilegri tjáningu inntökulota (fictive ingestion; mynd. 2). , G til J, og mynd S7A). Ennfremur, með því að skoða pör af lotum, komumst við að því að barnalegar efnablöndur skiptast á milli inntöku og neyslulota með meiri hraða en efnablöndur sem hafa fengið sterka þjálfun (mynd S7, B til E). Undirbúningur sem fékk veikburða þjálfun áður sýndi engan marktækan mun á skálduðu hreyfiprógrammi þeirra samanborið við barnalegan undirbúning (mynd S7, F til K). Þetta gefur sannfærandi vísbendingar sem benda til þess að sterk þjálfun veki tilbreytingu af völdum náms og stöðugleika í netkerfinu.

Næst prófuðum við hvort sterk þjálfun breytti „viðbragðshæfni“ fóðurrásarinnar. Til að gera þetta örvuðum við miðtaugakerfið (MLN), varpferil sem flytur efnaskynjunarinntak frá vörnum til miðtaugakerfisins (CNS) (28), sem vitað er að knýr sterka ímyndaða fóðrun (29). Þessi örvun kóðar ekki sérstakar upplýsingar um eðli áreitsins heldur virkjar allar efnaskynjunaráætlanir, sem gerir okkur kleift að prófa hvort sterk þjálfun hafi valdið almennum næmingaráhrifum, óháð matarlyst. Við fylgdumst með þessu á B9, mótoneuron sem veitir útlestur á fóðrunarlotum í hringrásinni, og cerebral giant cell (CGC), lykilgreind mótandi taugafrumu sem fær örvun frá lystarvísum (30). Við komumst að því að hvorki fjöldi fóðrunarlota né tíðni CGC toppa voru marktækt mismunandi milli barnalegra og þjálfaðra undirbúninga (mynd S8, A til D) eftir taugaörvun í vör.

Saman sýna þessar niðurstöður fram á að sterk þjálfun kallar ekki fram almenna næmingu dýrsins sem eykur lystarsvörun. Frekar, það er breyting af völdum náms í netkerfinu eftir sterka þjálfun sem hallar á netið í átt að myndun inntökulota. Við leggjum til að þetta liggi til grundvallar breyttri skynjun sem sést hjá þessum dýrum, sem aftur eykur getu þeirra til að eignast nýjar minningar.

For more information:1950477648nn@gmail.com