The Enigma of Working Memory: Changing Views Part 1

Ágrip

Vinnuminni vekur mikla athygli vegna mikilvægis þess í vitrænni starfsemi, tengsla þess við meðvitund og skerðingar á sjúkdómum, en frumukerfin eru enn óviðráðanleg og umdeild.

Frumukerfi eru óaðskiljanleg frá minni. Rannsóknir sýna að myndun og varðveisla minnis tengist virkni taugafrumna. Frumukerfi eru grunneiningarnar sem mynda taugafrumur, þannig að virkni þeirra, uppbygging og stjórnun hafa mikilvæg áhrif á myndun og varðveislu minnis. Eftirfarandi mun kynna ferlið minnismyndunar, varðveislu og gleymsku frá sjónarhóli frumukerfisins.

Myndun minnis byggir aðallega á breytingum á taugamótum. Synapses eru lykilatriði í samskiptum milli taugafrumna. Tengingar þeirra ákvarða ekki aðeins myndun og virkni taugafrumnakerfa heldur eru einnig aðalstaðurinn þar sem minni myndast. Rannsóknir hafa leitt í ljós að hægt er að auka styrk og fjölda taugamótatenginga með þjálfun og námi, sem er kallað synaptic plasticity. Synaptic plasticity felur aðallega í sér langtíma styrkingu (LTP) og langtíma þunglyndi (LTD). LTP getur lengt örvun taugafrumna, aukið taugavirkni og stuðlað að minnismyndun. LTD, þvert á móti, getur veikt virkni taugafrumna, sem leiðir til gleymsku og útrýmingar. Synaptic plasticity er því lykillinn að minni myndun og varðveislu.

Frumukerfi gegna einnig mikilvægu hlutverki í myndun og varðveislu minni í gegnum taugaboðefni. Taugaboðefni eru efnafræðileg merki sem hafa samskipti á milli taugafrumna og stjórna taugavirkni og synaptic mýkt. Fyrri rannsóknir hafa sýnt að dópamín er mikilvægt taugaboðefni í myndun og varðveislu minni. Dópamín getur stuðlað að myndun LTP og komið í veg fyrir að LTD komi fram og styrkir þar með tengsl taugafrumna og stuðlar að myndun og varðveislu minni.

Að auki hafa frumukerfi einnig áhrif á myndun og varðveislu minnis með stjórnun á erfðaefni. Epigenetics vísar til erfðafræðilegra fyrirbæra sem hafa áhrif á genatjáningu, þar með talið DNA metýleringu, histónbreytingar o.s.frv. Þessar breytingar geta breytt umritunarstigi gena, virkni hvata o.s.frv., og haft þar með áhrif á taugavirkni og gagnkvæm tengsl. Rannsóknir hafa komist að því að minnismyndun og varðveisla tengist stjórnunaraðferðum eins og histónbreytingum og DNA metýleringu.

Í stuttu máli, frumukerfi gegna mikilvægu hlutverki í myndun og varðveislu minnis, ekki aðeins með synaptic plasticity, taugaboðefnamótun og epigenetic stjórnun heldur einnig með mörgum öðrum aðferðum. Þess vegna ættum við að rannsaka þessar aðferðir vandlega og skilja virkni þeirra og verkunarmáta, til að nýta þessar aðferðir betur og stuðla að því að bæta minni okkar. Það má sjá að við þurfum að bæta minni okkar. Cistanche deserticola getur bætt minni verulega, því Cistanche deserticola getur einnig stjórnað jafnvægi taugaboðefna, svo sem aukið magn asetýlkólíns og vaxtarþátta. Þessi efni eru mjög mikilvæg fyrir minni og nám. Að auki getur kjöt einnig bætt blóðflæði og stuðlað að súrefnisgjöf, sem getur tryggt að heilinn fái nægilega næringarefni og orku og þannig bætt heilaþrótt og úthald.

Smelltu á vita bætiefni til að bæta minni

Nýleg grein eftir Barbosa og samstarfsmenn hnekkir niðurstöðum áhrifamikillar rannsóknar Wolff og félaga, sem komst að þeirri niðurstöðu að hægt sé að viðhalda vinnsluminni í huldu ástandi með tímabundinni mýkt taugamótatenginga sem mynda kraftmikla einingar taugafrumna sem kóða upplýsingar tímabundið. Endurgreining á gögnunum leiðir í ljós að það er viðvarandi rafvirkt undirskrift í heilarita upptökunum sem er viðvarandi meðan vinnsluminni stendur yfir.

Þessi endurgreining bætir við mikið magn af sönnunargögnum sem benda til þess að vinnsluminni sé kóðað með viðvarandi aðgerðapotti.

Hins vegar sýna nokkrar rannsóknir að meðvitundarlausar (eftirlitslausar) vinnuminningar geta verið rifjaðar upp, jafnvel án mælanlegrar taugavirkni, sem bendir til þess að rafmagnshljóðlaus kerfi geti átt þátt í. Það er erfitt að prófa þá tilgátu, í ljósi þess að hún gefur ekki til kynna neina taugafrumuvökva sem auðvelt væri að mæla.

Leitarorð

Vinnuminni, athygli, falið ástand, skynjun undirhyggja, mýkt í taugamótum, heilarita, fMRI og skammtímaminni.

Öfugt við aðrar tegundir minnis sem geymir fyrri reynslu til að muna í framtíðinni, heldur vinnsluminni upplýsingunum í rauntíma á meðan verkefni er framkvæmt. Frumukerfi vinnsluminni geta einnig verið frábrugðin öðrum gerðum minnis og er þetta spurning um áframhaldandi rannsóknir.

Vinnuminni hefur mjög takmarkaða afkastagetu og varir í stuttan tíma (sjá Linden 2007), en þessi hæfileiki er nauðsynlegur fyrir fjölbreytta vitræna starfsemi og hegðun. Það er stór þáttur upplýsingaöflunar og vinnsluminni er oft skert vegna skerðingar vegna öldrunar, sjúkdóma eða vímu.

Það eru tvær leiðandi kenningar um vinnsluminni; hver og einn er studdur af raflífeðlisfræðilegum og hagnýtum heilamyndatökugögnum. Nýleg rannsókn (Barbosa og fleiri 2021) hnekkir niðurstöðum frumrannsóknar (Wolff og fleiri 2017) sem studdi þá kenningu að vinnsluminni sé háð virkniháðri synaptic plasticity.

Þetta var ekki gert með því að framkvæma nýjar tilraunir, heldur með því að endurgreina gögnin úr fyrri greininni. Með því að nota nýjar greiningaraðferðir til að endurgreina upprunalegu gögnin finna höfundar vísbendingar sem styðja aðra tilgátu.

Tvær kenningar um vinnsluminni

Tvær kenningar um gangverk vinnsluminni eru "virkni-hljóðlaus tauganet" og "viðvarandi virkni." Sú fyrsta leggur til að virkniháð synaptic plasticity pari taugafrumur virka í tímabundna taugasamstæðu sem kóða upplifunina (GoldmanRakic ​​1995). Samkvæmt þessari kenningu knýr mýkt sem er háð topptímatíma tímabundnum lífefnafræðilegum breytingum á einstökum taugamótum sem auka eða minnka taugaboðboð til að mynda kraftmikið tauganet sem varðveitir upplifunina.

Innanfrumu kalsíumvirkni sem hefur áhrif á taugamótaflutning gæti verið nægjanleg til að mynda tímabundnar taugasamsetningar sem eru breyttar á kraftmikinn hátt með nýjum upplýsingum (Mongillo og fleiri 2008). Fljótt hverfa þessar öru virkniháðu breytingar á synaptic styrk; starfræn tenging tauganetanna leysist upp og vinnuminnið glatast.

Tímabundin geymsla upplýsinga í vinnsluminni með stuttum breytingum á styrk taugamótunar myndi gera kleift að kóða upplýsingar sem hægt er að uppfæra á kraftmikinn hátt til að viðhalda nýjum upplýsingum í minni í rauntíma. Það er að segja að upplýsingar sem eru kóðaðar í tauganetum eru virkjaðar aftur við innköllun, svipað og skammtíma- og langtímaminningar eru geymdar og kallaðar fram, ekki með því að viðhalda aðgerðarmöguleikum í þessum hringrásum.

Önnur tilgáta er sú að vinnsluminni sé haldið uppi með viðvarandi aðgerðarmöguleikum. Stöðug kveikja á virknimöguleikum væri ósennileg og orkulega óhagkvæm leið til að geyma upplýsingar í langan tíma, en þar sem vinnsluminni starfar í rauntíma og varir aðeins í nokkrar sekúndur, þá eru synaptic teygjanleg kerfi upplýsingageymslu og endurköllunar ábyrg fyrir skammtíma og langtíma. minni gæti ekki verið nauðsynlegt.

Þess í stað gæti viðvarandi aðgerðageta skot í tauganetum sem bera ábyrgð á skynjun og upplýsingavinnslu viðhaldið upplýsingum í þeim tilgangi að framkvæma tiltekið vitræna verkefni. Reyndar, ef meðvitund er um atburð á meðan hegðunin er framkvæmd, má búast við viðvarandi aðgerðarmöguleika í hringrásum í heilaberki.

Það eru langvarandi vísbendingar um viðvarandi kveikju á virknimöguleikum meðan á seinkuninni stendur áður en minnst er á vinnsluminni. Prefrontal cortex er miðstöð vinnsluminni vegna þess að það er þar sem ýmsir þættir skynjunarupplifunar eru sameinaðir til að mynda samhangandi skema. Frumkvöðlarannsóknir á ómannlegum prímötum sýndu mikilvægi forfrontal heilaberkis í vinnuminni (Butters og Pandya 1969), og raflífeðlisfræðilegar upptökur á áttunda áratugnum leiddu í ljós taugafrumnaskot í framendaberki öpa sem var viðvarandi meðan á vinnsluminni stóð yfir (Fuster og Alexander1971).

Að sama skapi hefur aukin virkni viðvarandi á seinkatímabilinu í vinnsluminnisverkefnum einnig verið sýnd með starfrænni segulómun (fMRI; Courtney og fleiri 1997) og rafheilagreiningu (EEG; Foster og fleiri 2016) rannsóknum á mönnum. Skynberki og önnur heilasvæði geta sýnt svipuð hegðun.

Einn erfiðleikinn er hins vegar sá að slík viðvarandi virkni gæti verið aukaatriði við grundvallarkerfi vinnsluminni; til dæmis gæti það endurspeglað taugavirkni sem tengist athygli (Lewis-Peacock og aðrir2012). Reyndar hafa aðrar rannsóknir sýnt að taugavirkni getur vaxið og minnkað á seinkatímabilinu fyrir innköllun. Oft lækkar taugavirkni niður í grunnlínu og styrkist undir lok seinkunartímabils án þess að gera ráð fyrir endurköllun sem þarf til að framkvæma endurtekið verkefni (Barak og fleiri 2010).

Saman benda þessar rannsóknir til þess að þrátt fyrir að viðvarandi hleðslumöguleiki geti leitt til vinnsluminni, gætu önnur rafmagnshljóðlaus kerfi haldið vinnsluminni í sumum tilfellum. Ein varfærnisleg skýring er sú að viðvarandi vinnuminningar (þau sem eru geymd í meðvitaðri meðvitund) og eftirlitslaus (ómeðvituð) vinnuminningar geta starfað í gegnum mismunandi frumukerfi.

Mætt á móti UnattendedWorking Memory

Hægt er að viðhalda vinnsluminni án meðvitundar og síðan rifja það upp eftir viðeigandi vísbendingu, eins og þegar maður gleymir hugsunarferli sínu í samtali en rifjar það síðan upp strax þegar minnt er á það sem sagt var aðeins sekúndum áður.

Þessu til stuðnings getur einn TMS (transcranial magnetic stimulation) púls endurheimt glatað sjónrænt vinnsluminni hjá rannsóknum á mönnum og aukið taugavirkni sem greinist með segulómun og heilarita sem er til marks um að muna minnið (Rose og fleiri 2016). Þetta styður þá tilgátu að eftirlitslausar minningar séu geymdar með öðrum aðferðum en viðvarandi aðgerðarmöguleikum.

Í þessum tilraunum eru þátttakendur kynntir samtímis tveimur hlutum á tölvuskjá. Eftir stutta töf var þeim sagt hvorum þeirra ætti að muna. Þannig verður þessi mynd í brennidepli athyglinnar og er haldið í vinnsluminni.

Aukin taugasvörun, sem greind var með fMRI og heilariði í aðskildum tilraunum, var greind sem samsvaraði því þegar myndin var þekkt.

For more information:1950477648nn@gmail.com