Útbreidd gára samstillir virkni heilaberkis manna meðan á svefni, vöku og minnisminni stendur 1. hluti

Kóðun, samþjöppun og endurheimt skýrsluminni krefst samþættingar þátta sem eru kóðaðir á útbreiddum stöðum í heilaberki. Fyrirkomulagið þar sem slík "binding" mismunandi þátta hugrænna atburða á sér stað í sameinaða framsetningu er óþekkt. Kenningin um "binding-by-synchrony" leggur til að dreifð kóðunarsvæði séu bundin af samstilltum sveiflum sem gerir aukin samskipti.

Declarative memory encoding vísar til þess að umbreyta upplýsingum í form sem við getum geymt, þýtt og sótt. Þessa kóðun er hægt að gera með mismunandi aðferðum, eins og að tengja upplýsingarnar við núverandi þekkingu okkar (sambandsminni), skipta upplýsingum í skipulagða hluta (skipulagt minni) o.s.frv. Declarative memory kóðun er afar mikilvæg fyrir minni okkar.

Með skilvirkri yfirlýsingaminniskóðun getum við munað og sótt upplýsingar á auðveldari hátt. Declarative memory encoding er nauðsynleg til að læra nýja þekkingu og muna mikilvægar upplýsingar. Án declarative memory encoding gætum við gleymt eða ruglað saman ýmsum upplýsingum sem geta haft áhrif á daglegt líf okkar og nám.

Ekki nóg með það, heldur ýtir yfirlýsingar minniskóðun einnig undir tengingar og tengingar milli taugafrumna í heilanum og eykur þar með minnisgetu okkar. Í heila okkar mynda taugafrumur flókin net og með örvun og minniskóðun getum við aukið tengsl og tengingar milli taugafrumna, sem er mikilvægt fyrir langtímaminnið.

Þess vegna hjálpar góð yfirlýsingaminniskóðun okkur ekki aðeins að læra og æfa nýja þekkingu heldur eykur minnisgetu okkar og heldur heilanum virkum. Þess vegna, í daglegu lífi okkar, hefur það mjög jákvæð kynningaráhrif á minni okkar að virkja ýmsar minniskóðunaraðferðir til að styrkja yfirlýsandi minniskóðun okkar. 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 skammtímaminni hvernig á að bæta

Hins vegar eru vísbendingar um slíkar sveiflur af skornum skammti. Stuttar hátíðni sveiflur ("gárur") eiga sér stað í hippocampus og heilaberki og hjálpa til við að skipuleggja minnisminni og þéttingu. Hér með því að nota innankúpuupptökur hjá mönnum greinum við frá því að þessar ∼70-ms-lengd, 90-Hz gárur myndast oft (innan ±500 ms), eiga sér stað samhliða (Stærra en eða jafnt og {{6} }ms skarast), og, sem skiptir sköpum, fasalæsingu (er með samfellda fasatöf) á milli víða dreifðra staðsetninga í brennidepli, bæði í svefni og vöku, jafnvel á milli heilahvela.

Samhliða gára í heilaberki er auðveldað með virkjun á mörgum stöðum og fasalæsing eykst með meiri samfellingu á heilaberki. Gárur á öllum svæðum í heilaberki koma fram ásamt gárum í hippocampus en lokast ekki með þeim, sem bendir ennfremur til þess að samstillingu barkar-barkar sé miðlað af tengingum í heilaberki. Töf gárfasa er mismunandi eftir svefnnóttum, í samræmi við þátttöku í mismunandi netum. Við vöku sýnum við að gárur í hippocampo-cortical og cortico-cortical corticals aukast fyrir árangursríka seinkun á minni þegar tenging á milli vísbendinga og svars er nauðsynleg.

Gárur aukast og fasamótað eining hleypur og gára auka hátíðnifylgni milli svæða, sem bendir til samstilltra einingartoppa sem auðveldar upplýsingaskipti. meðvirkni, fasasamstillingu og hátíðnifylgni er viðhaldið með litlum lækkun yfir mjög langar vegalengdir (25 cm). Hippocampo-cortico-cortical gárur virðast búa yfir nauðsynlegum eiginleikum sem eru nauðsynlegir til að styðja við bindingu með samstillingu við endurheimt minni og kannski almennt í skilningi.

Gárur eru stuttar hátíðni sveiflur sem hafa verið vel rannsökuð í nagdýrasvefnum við óhraðan augnhreyfingarsvefni (NREM) þegar þær merkja leik atburða frá fyrra vökutímabili og eru mikilvægar fyrir styrkingu minnis í heilaberki (1–4). ). Nýlega fundust gárur í rottuberki en ekki aðal skyn- eða hreyfiberki í svefni, með aukinni tengingu við hippocampus gára í svefni eftir nám (5). Fyrri rannsókn greindi frá gárum í vakandi og sofandi kattarberki, sérstaklega NREM (6). Hjá mönnum hafa nýlega greinst gárur í heilaberki við vöku og fundust oftar í lateral temporal en í rolandic cortex.

Skörp bylgju-gáratilvik hippocampus og gárutenging milli parahippocampal gyrus og tímabundinn tengsl heilaberki eykst á undan minni muna í mönnum (7, 8), mögulega auðvelda endurspilun á heilaberki taugafrumum sem komið var á við kóðun (9). Hjá rottum koma gárur fram á milli hippocampus og ~1 mm2 í hnakkaberki í svefni eftir nám (5), í músum dreifast gára frá hippocampus til afturmildarberki (10) og hjá köttum er gáratilvik. að sögn takmarkað við stuttar vegalengdir (6).

Við greindum nýlega frá því, með því að nota innankúpuupptökur úr mönnum, að ∼70-ms-langir, ∼90-Hzripples séu alls staðar nálægir á öllum svæðum heilaberkisins meðan á NREM stendur og einnig þegar vaknar (11). Við vöku myndast gára í heilaberki. eiga sér stað á staðbundnum hátíðnivirknitoppum. Meðan á svefni stendur, eiga sér stað gára í heilaberki við umskipti frá heilaberki niður í upp, oft með 10- til 16-Hz svefnsnælda í heilaberki, og kveikjunarmynstur staðbundinna eininga í samræmi við myndun með endurgjöf pýramída-inntauga. Við komumst að því að gára í heilaberki hópast saman innan gluggas á topptímaháðri mýkt. Þessar niðurstöður eru í samræmi við gára í heilaberki sem stuðlar að styrkingu minnis við NREM hjá mönnum.

Þó að það sé því að koma fram viðurkenning á því að gára í hippocampus og heilaberki gegni mikilvægu hlutverki í minni manna og nagdýra, er ekkert vitað um neteiginleika gára í heilaberki. Nánar tiltekið er ekki vitað hvort gárur eiga sér stað samhliða eða fasa-samstilla á milli heilaberkisstaða og, ef svo er, hvort þetta hefur áhrif á fjarlægð eða tengist enduruppbyggingu yfirlýsandi minninga. Þetta væru mikilvægir eiginleikar fyrir gára í heilaberki til að taka þátt í bindingu mismunandi minningaþátta sem eru táknuð í ólíkum heilaberki, kjarni hippocampusháðrar minnis (12).

Binding ólíkra þátta í minni er sérstakt tilfelli af almennara vandamáli um hvernig ýmis innihald hugræns atburðar eru sameinuð í eina reynslu. Oftast er fjallað um hvernig ólíkir sjónrænir eiginleikar hlutar (td litur, lögun, staðsetning og áferð) tengjast hver öðrum (13), en „bindandi vandamálið“ alhæfir um hvernig innihald vitundar er sameinað í einum meðvitundarstraumi. (14).

Nútímareikningar treysta oft á stigveldis- og fjölþætta samleitni. Hins vegar er vinnsla í heilaberki dreifð og erfitt væri að tákna þá samsetningarmöguleika sem felast í allri hugsanlegri reynslu af samleitni, sem leiðir til þeirrar tillögu að tímabundin samstilling tengist svæði í heilaberki (15). Þessi tilgáta var fyrst studd byphase-locked unit shoting og local field potentials (LFPs) við 40 til 60 Hz framkallað af einföldu sjónrænu áreiti í aðal sjónberki hins svæfða kattar í fjarlægð<7 mm (16). 

Þó að sumar frekari rannsóknir hafi fundið svipaðar niðurstöður á öðrum heilaberkisvæðum, hegðun og tegundum, eins og búast mætti ​​við samkvæmt tilgátunni um bindingu með samstillingu (17, 18), hafa aðrar verið árangurslausar (19). Samstilltar há-gamma sveiflur hafa einnig verið gagnrýndar fyrir að veita enga aðferð fyrir taugafrumusamskipti umfram almenna virkjun (19, 20).

Hér, með því að nota innra höfuðkúpu stereoelectroencephalography (SEEG) upptökur, komumst við að því að gárur eiga sér stað samhliða og, merkilegt nokk, fasa-samstillast yfir öll blöð og á milli beggja heilahvela, með litlum lækkun, jafnvel á langri fjarlægð. Ennfremur eykst samtími gára á milli heilaberkisstaða sem og milli heilaberkis og hippocampuss fyrir árangursríka seinkun á innköllun.

Afbrot var smám saman umfram það sem búist var við þar sem um stærra hlutfall vefsvæða var að ræða og leiddi það til sífellt sterkari fasalæsingar. Hleypa í einni einingu jókst á meðan og fasalæst við gára í heilaberki, sem útvegar grunnkröfu fyrir gára til að auka samskipti í gegnum mótun og tilviljunargreiningu. Aukin samskipti voru studd af niðurstöðu okkar um aukna hátíðnifylgni milli jafnvel fjarlægra gárusvæða.

Þessir eiginleikar benda til þess að dreifðar, fasalæstar gárur í heilaberki búi yfir þeim eiginleikum sem geta gert þeim kleift að samþætta mismunandi þætti minnis. Almennt séð geta gárur hjálpað til við að "binda" mismunandi þætti hugræns atburðar sem eru kóðaðar á útbreiddum barkarsvæðum í samræmda framsetningu.

Niðurstaða

Gáragreining við NREM og vöku. Gárur fundust með upptökum innan höfuðkúpu og hippocampus hjá 17 sjúklingum (SI viðauki, tafla 1) sem gengust undir eftirlit til að staðsetja flogabrennipunkta við NREM og vöku. Tvískauta snertiafleiður voru notaðar til að mæla LFP. Gára greindust aðeins á rásum á flogaveikilausum svæðum sem ekki hafa meiðsli.

Nauðsynlegt var að gárur hefðu þrjár eða fleiri lotur með aukinni hámarki 70 til 100Hz greiningaramplitude sem innihélt hvorki flogaveikivirkni né gripi. Einnig var krafist að gárur kæmu ekki fram á þeim tíma sem meintar innhverfa toppa greindust á neinni annarri rás til að útiloka atburði sem gætu tengst óviðkomandi vegna flogaveikilegrar virkni.

Gára í heilaberki greindust í öllum blöðum beggja heilahvels við NREM og vöku (SI viðauki, mynd S1A og B;n=273 rásir). Gára í heilaberki og hippocampus voru stöðugt ∼70- til 85-ms langar, ∼90-Hz sveiflur. Nánar tiltekið höfðu barkargárur við NREM meðaltal og SD(yfir rás meðaltal) tíðni 89,1 ± 0,8 Hz, þéttleiki 8,4 ± 2,7 mín1, amplitude 5,1 ± 2,4 μV og lengd 76,5 ± 10,1 ms.

Meðan á vöku stóð höfðu barkargárur tíðnina 89,5 ± 0,7 Hz, þéttleika 5,8 ± 3,4 mín1, amplitude 7,2 ± 3,9 μV og lengd 66,6 ± 7,2 ms (mynd 1A og mynd 1A og ;n=273 rásir). Hippocampal gárur við NREM voru með meðaltal og SD tíðni 85,7 ± 2.0 Hz, þéttleiki 7.0 ±4.8 mín1, amplitude 17.4 ± 7.8 μV, og lengd 87.5{ ±9. 35}} ms og í vöku var tíðnin 88,2 ± 1,4 Hz, þéttleiki 7,4 ± 5,5 mín1, amplitude 18,0 ± 9,6 μV, og lengd 69,7 ± 7,9 ms (n=28 rás ). SD sem er minna en eða jafnt og 2 Hz inripple tíðni undir öllum kringumstæðum bendir til þess að staðbundin rás og neteiginleikar liggi að baki samræmdri ómuntíðni.

Gára í heilaberki sameinast og koma fram í útbreiddum svæðum.

Við gerðum þá tilgátu að gárur myndu parast (koma fram innan ±500 ms frá hvor öðrum) og sérstaklega eiga sér stað samhliða á milli heilabarkastaða, sem væri mikilvægt fyrir víðtæka samþættingu upplýsinga. Við komumst að því að gára í heilaberki myndast oft og kröftuglega bæði við NREM (n=4,487/4.550 marktæk rásapör, slembivalspróf, hlutfall eftir falska uppgötvun [FDR] P < 0,05) og vöku (n=4 ,478/4.550), á milli allra barkasvæða sem tekin voru sýni (mynd 2A og tafla 1), þar með talið milli heilahvela.

Hlutfall ráspöra í heilaberki sem voru marktækt tengd við NREM (98,6%) var ekki marktækt frábrugðið því sem var í vöku (98,4%;P=0.44, χ2=0.61, frelsisgráður [ df]=1). Sjá SIAppendix, mynd S2A og B fyrir einstaka sjúklinga.

Við komumst að því að stutt leynd tenging leiddi til samtíma (meira en eða jafnt og 25-ms skörun) þessara ∼70-ms langa gára, með örlítið en marktækt meiri líkur á vöku en NREM (Mynd 2C). Hlutfall heilabarka- og barkrásapöra með marktæka gárasamvirkni var mjög hátt og næstum jafnt á meðan á NREM stóð (n=2,218/2.275, 97,5%) á móti. vakandi (n=2,225/2.275, 97,8%).

Við komumst líka að því að líkurnar á því að bark- og barkargárur þvert á rásir kæmu fram voru í samhengi á milli NREM og vöku (SI viðauki mynd S3A; r=0.41, P=7 × 10180, þýðing r) . Í stuttu máli, næstum öll ráspör í heilaberki og heilaberki sameinast og koma fram fyrir tilviljun bæði við NREM og vöku）.

Hippocampal og cortical gárur Par og samtímis, Sérstaklega í vöku, en á lægra gengi en CorticoCortical.

Eins og áður hefur komið fram (8), voru gárur í mörgum ráspörum í hippocampocortical einnig marktækt tengd (Mynd 2B og Tafla 1) bæði við NREM (n=133/461) og vöku (n =401/461), en með marktækt lægri hraða en bark-barkarpör í báðum ríkjum (NREM: P < 0.00001, χ2=2,832.0, df=1;vaka: P < 0,00001, χ2=213.3, df=1). Ólíkt bark-barkarpörum var hlutfall marktækra hippocampo-barkarpara hærra í vöku (87,0%) en NREM (28,9%, P< 0.00001, χ2 = 319.6, df = 1). See SI Appendix, Fig. S2C, and D for individual patients. These findings of cortico-cortical and hippocampo-cortical couplings were maintained when only cortical and hippocampal channels that were free of interictal spikes at any time were analyzed (SI Appendix, Table 2).

Skörun samhliða gára manna á milli heilaberkis og hippocampus virðist ekki hafa verið rannsökuð í sjálfu sér, en búast má við að það myndi einnig eiga sér stað miðað við tengingu þeirra. Reyndar fundum við marktækt samhliða tilfelli gára hjá 81,1% (n=374 /461) af hippocampo-barkarpörum við vöku og 34,7% (n=160/461) við NREM. Hærra hippocampo-barkar samhliða vöku samanborið við NREM var marktækt (P < 0.00001, χ2=203.8, df=1). Að auki eru þessi prósentutölur fyrir samhliða tilvik hippocampo og heilaberki (81,1% vöku; 34,7% NREM) marktækt lægri en fyrir pör í heilaberki (97,5% vöku; 97,8% NREM) (NREM: P < 0,00001, χ{31}χ },328,8, df=1; vakning:P < 0,00001, χ2=1,250,1, df=1). Þannig myndast gára á hippocampal og cortical stöðum og koma fram samhliða, en á mun lægri hraða en á milli cortical staða.

Cortical gárur leiða til Hippocampal gára meðan á vöku stendur.

Sum minnislíkön halda því fram að upplýsingar séu fluttar við vöku frá heilaberki til hippocampus fyrir minniskóðun. Í vöku höfðu 22,4% (90/401) rásapöra marktækt val á röð (tafla 1; eftir FDR) P < 0,05, tvíhliða tvíhliða próf, væntanlegt gildi=0.05). Meðal þessara marktæku pöra leiddu gára í heilaberki til gára í hippocampus hjá 84,4% (76/90). Meðan á NREM stóð höfðu 31,6% (42/133) af hippocampo-corticalpairs sem voru marktækt tengd marktækt hliðarval, þar sem gára annarrar rásar leiddu .

Þó að gára í höfðabotni leiddu til gára í heilaberki í 66,7% (28/42) af þessum mikilvægu pörum meðan á NREM stóð, voru þessi áhrif að mestu knúin áfram af einum sjúklingi (SI viðauki, tafla 3), ólíkt áhrifum gára í heilaberki sem leiddu til gára í flóðhestum í vöku, sem voru samhljóða þvert á móti. meirihluti sjúklinga (SI viðauki, tafla 3). Heildarvalið fyrir því að gára í heilaberki leiði til hippocampalgripples á vöku samanborið við NREM var mjög marktæk(P=4 × 109, χ2=34.5, df=1).

For more information:1950477648nn@gmail.com