Algıdaki Değişimler Aracılığıyla Geçmiş ve Gelecekteki Öğrenmeyi Bağlayan Bir Devre Mekanizması Bölüm 1

Uzun süreli hafıza oluşumu enerji açısından maliyetlidir. Bu nedenle, bir hayvanın verimli ilişkileri belirlemesine rehberlik eden sinir mekanizmalarının hayatta kalma konusunda önemli faydaları vardır. Burada Lymnaea'da, algıdaki değişiklikler yoluyla hafızanın yeni hafıza oluşumunu şekillendirmesini sağlayan bir devre mekanizmasını aydınlatıyoruz. Spesifik olarak, güçlü klasik koşullanma, algıda olumlu bir değişime neden olur ve bu da daha sonraki ve aksi takdirde etkisiz olan zayıf bir ilişkinin sağlam bir şekilde öğrenilmesini kolaylaştırır.

Uzun süreli hafıza insan beynindeki en önemli hafıza türlerinden biridir. İnsanların günlük yaşamlarında yeni bilgi ve deneyimler öğrenmelerinin temelini oluşturur. Uzun süreli hafıza sayesinde insanlar hayattaki çeşitli sorunları daha iyi anlayabilir, bunlarla baş edebilir, zekalarını ve düşünme yeteneklerini geliştirebilirler. Bellek, insan beyninin, insanların hatırlayabileceği ve kaydedebileceği bilgilerin miktarını ve kalitesini belirleyen belleği çalıştırma yeteneğidir.

Uzun süreli hafıza ile hafıza arasında ayrılmaz bir ilişki vardır. İnsanlar ancak daha iyi hafızayla uzun süreli hafızayı daha iyi kullanabilir ve uygulayabilir ve bundan daha iyi bilgi ve deneyim elde edebilirler. Aynı zamanda uzun süreli hafıza hafızanın gelişmesine de katkıda bulunabilir. Çünkü insanlar hayatlarında sıklıkla yeni bilgiler öğrenirlerse ve yeni bilgileri biriktirip uygulamaya devam ederlerse, yavaş yavaş hafıza seviyelerini geliştirebilirler.

Uzun süreli hafızanın ve hafızanın daha etkili çalışması için kişilerin bazı yöntemlere dikkat etmesi gerekiyor. Öncelikle ders çalışma, çalışma ve yaşamda ayrıntılara ve dikkatlere dikkat edin ve mümkün olduğunca önemli bilgilere dikkat edin ve bunları hatırlayın. İkinci olarak, beynin hafıza yeteneğini geliştirmek için kitap okumak, oyun oynamak veya düzenli egzersiz yapmak gibi sürekli egzersizlerle hafızanızı geliştirebilirsiniz. Ayrıca olumlu tutum ve merakı sürdürmek, yeni bilgi ve deneyimleri sürekli kabul etmeye istekli olmak da uzun süreli hafıza ve hafızanın geliştirilmesinde önemli faktörlerdir.

Özetlemek gerekirse, uzun süreli hafıza ve hafıza birbirini güçlendiren bir çift faktördür. Ancak her ikisine de tam anlamıyla yer vererek hayatta daha fazla fayda sağlayabilir ve zekamızı ve düşünme yeteneklerimizi geliştirebiliriz. Bu nedenle aktif olarak öğrenelim, ayrıntılara dikkat edelim, meraklı kalalım, yeni bilgi ve deneyimleri kabul edelim, hafızamızı ve uzun süreli hafıza yeteneklerimizi sürekli geliştirelim. Hafızamızı geliştirmemiz gerektiği görülebilir. Cistanche Deserticola hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche Deserticola birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Kıymanın etkinliği içerdiği asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. gibi çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.

Belleği geliştirmek için ekleri bil'e tıklayın

Devre diseksiyonu yaklaşımları, karşılıklı engelleme motifiyle karakterize edilen sorumlu sinir kontrol ağını ortaya çıkarır. Bu hem algısal durumu belirler hem de yeni öğrenmeye geçit vermek için ana kontrolör görevi görür. İn vivo farmakolojik devre manipülasyonu, daha sonraki zayıf paradigma öğrenimini mümkün kılmak için ağı daha alıcı bir duruma kaydırarak güçlü paradigma öğreniminin tamamen yerini alır.

Böylece algısal değişim, geçmiş ve gelecekteki hafıza depolarını birbirine bağlayan bir kanal sağlar. Bu mekanizmanın hayvanları öğrenme açısından zengin dönemlere karşı uyararak yeni hafıza edinme eşiğini düşürmesini öneriyoruz.

GİRİİŞ

Öğrenme ve uzun süreli hafıza (LTM) oluşumu, özellikle sınırlı bir metabolik bütçeye sahip hayvanlar için önemli ancak enerji açısından maliyetli süreçlerdir (1, 2). Bu nedenle, en alakalı veya verimli ilişkileri belirlemeye yardımcı olabilecek sinir stratejilerinin hayatta kalma açısından oldukça faydalı olması muhtemeldir. Ancak bu tür rehberli öğrenmeyi destekleyecek nöronal mekanizmalar oluşturulmamıştır. Yeni hafıza oluşumunu öğretmeye yardımcı olacak bir aday, bir hayvanın önceki deneyimidir, ancak geçmiş ve gelecekteki öğrenmenin nasıl bağlantılı olabileceği tam olarak anlaşılamamıştır.

Potansiyel içgörülerden biri, önceki öğrenmenin, gelecekteki görevlerde algısal işlemeyi yönlendiren ve performansı artıran dikkat modülasyonu yoluyla algıyı ayarladığını gösteren insan çalışmalarından gelmektedir (3-5). Bu, algısal değişikliklerin geçmiş ve yeni öğrenmeyi birbirine bağlamaya hizmet eden önemli bir kanal olabileceği yönündeki ilgi çekici olasılığı artırıyor.

Basit omurgasız modellerinden, öğrenme ve eylem seçimine ilişkin temel sinir mekanizmalarını açıklamak için kapsamlı bir şekilde yararlanılmıştır (6-14). Burada hafıza, algı ve yeni öğrenme arasındaki ilişkiyi doğrudan araştırmak için yerleşik bir yumuşakça sistemi olan Lymnaea'yı (15-22) kullandık. Bu hayvan, tek bir eğitim seansından sonra uyaranlar arasında hızlı bir şekilde ilişkiler kurabiliyor ve ortaya çıkan hafıza birkaç hafta sürüyor (23, 24).

Merkezi sinir sistemindeki nöronlar büyüktür, tanımlanabilir ve erişilebilirdir ve koşullu tepkinin ifadesinin altında yatan devreler kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir (15, 25-27), bu da bunu ayrıntılı davranışsal ve devre düzeyindeki çalışmalar için zorlayıcı bir seçim haline getirmektedir. soruşturmalar. Burada, hayvanları iki tür iştah açıcı klasik koşullandırma paradigmasına maruz bıraktık; biri istikrarlı bir LTM'ye neden olan güçlü bir paradigma, diğeri ise bunu sağlamayan zayıf bir paradigma. Sıralı olarak sunulduğunda (güçlü, sonra zayıf), zayıf eğitim paradigmasında kullanılan koşullu uyaran, daha sonra sağlam bir koşullu yanıt üretir.

Hem davranışsal hem de elektrofizyolojik okumaları kullanarak, zayıf eğitim sırasında kullanılan uyaranların hayvan tarafından başlangıçta belirsiz/iki durumlu (hem olumlu hem de olumsuz) olarak algılandığını, önceki güçlü öğrenmenin bu algıyı istikrarlı bir olumlu duruma kaydırdığını gösterdik. Ayrıca sorumlu kontrol mikro devresini de belirledik ve bunun, iki zıt beslenme davranışı arasındaki rekabetçi etkileşimleri kontrol ederek çalıştığını ve pozitif öğrenme ilişkilerinin eşiğinin dinamik olarak değiştirilmesine olanak sağladığını gösterdik.

Değişen algının in vivo farmakolojik kopyalanması, güçlü hafızanın edinilmesinin yerini tamamen alabilir ve yeni pozitif ilişkileri mümkün kılmak için ağı daha alıcı bir duruma doğru yönlendirebilir. Çalışmamız, algıdaki değişiklikler yoluyla geçmiş ve gelecekteki öğrenmeyi birleştirmeye yönelik anahtar bir mekanizmayı ortaya koyuyor. Bunun, hayvana potansiyel olarak öğrenme açısından zengin bir ortamın sinyalini vermeye hizmet ettiğini ve aksi takdirde göz ardı edilecek ipuçlarına yönelik yeni olumlu çağrışımların oluşmasına olanak sağladığını varsayıyoruz.

SONUÇLAR

Önceki öğrenme yeni hafıza edinimini kolaylaştırır

Lymnaea, nötr ve ödüllendirici bir uyaranın yalnızca tek bir eşleşmesinden sonra güçlü ve uzun süreli anılar oluşturur (23, 24). Burada, farklı öğrenme etkinliklerinin nasıl etkileşime girdiğini incelemek için bu sistemden yararlandık. İki farklı eğitim protokolü oluşturduk: İlkinde tek bir amil asetat çifti kullanıldı [AA; koşullu uyarıcı (CS)] ve 0.33% sakkaroz [S; koşulsuz uyaran (ABD)], eğitimden 4 veya 24 saat sonra test edilen CS'ye artan beslenme tepkisi olarak ifade edilen bir LTM'yi (17) indükler (Şekil 1, A ve B; şekil S1A; ve film S1).

Öğrenilen sonucun sağlamlığına dayanarak bunu "güçlü" bir eğitim paradigması olarak sınıflandırdık. İkinci protokolde, nötr bir uyarıcı olarak etkisi açısından AA'dan farklı olmayan alternatif bir CS olan gama-nonalaktonu (GNL) daha düşük bir sükroz konsantrasyonuyla (s; {{2}) eşleştirdik (Şekil S1B). }.11%, ABD). Bu eşleştirme, eğitimden 1, 3, 4 veya 24 saat sonra test edildiğinde bir hafızayı tetiklemek için yetersizdi (Şekil 1C ve Şekil S1C) ve bu nedenle "zayıf" bir eğitim paradigması olarak sınıflandırıldı. Daha sonra, bu eğitim protokolleri arasındaki etkileşimlerin öğrenmenin sonucunu etkileyip etkilemeyeceğini inceledik. Bunu yapmak için, hayvanların güçlü eğitimi aldığı ve ardından 4-saatlik bir aralıktan sonra zayıf eğitimi aldığı ikili bir eğitim paradigması oluşturduk (Şekil 1D). Özellikle, bu protokolü kullanarak, zayıf eğitim nedeniyle artık sağlam bir LTM'nin oluşturulduğunu bulduk (Şekil 1D ve şekil S2A).

Bu sonuç, uyarıcı genellemesi ile açıklanmadı çünkü güçlü eğitim (AA + S), saf hayvanlarla karşılaştırıldığında tek başına GNL tepkisini değiştirmedi (Şekil 1D ve Şekil S2A). Üstelik, güçlü antrenmandan sonraki hafıza (AA + S), zayıf antrenman (GNL + s) tarafından bozulmadı, bu da hafızalar arasında geriye dönük bir etkileşimin meydana gelmediğini doğruladı (Şekil 1D ve Şekil S2A). Etki aynı zamanda güçlü veya zayıf antrenmanda hangi CS'nin kullanıldığına da bağlı değildi; GNL'yi güçlü eğitimde CS olarak ve AA'yı zayıf eğitimde CS olarak kullanma paradigmasını tersine çevirmek de aynı sonucu üretti (Şekil S2B). Güçlü antrenmanın ardından zayıf antrenman hafızasının kalıcılığını test ettiğimizde, hafıza izinin 48 saat sonra hala mevcut olduğunu gösterdik (Şekil S2C). Zayıf eğitimden 4 saat önce güçlü ABD'nin tek başına sunulması GNL tepkisini artırmadı (Şekil S2D), bu da etkinin özellikle önceki güçlü hafızanın edinilmesine bağlı olduğunu ortaya koyuyor.

Önceden güçlü hafıza ediniminin gerekliliğini daha fazla test etmek için, hayvanların 4 saat arayla iki zayıf eğitim parçasını (AA + s/ GNL + s veya GNL + s/AA + s) aldığı ikili bir eğitim paradigması gerçekleştirdik ve şunu bulduk: her iki CS için de hafıza yoktu (şek. S2E). Daha sonra güçlü ve zayıf antrenmanlar arasındaki zamanlama aralığının önemini değerlendirdik. Zayıf eğitimin, güçlü eğitimden sonraki 30 dakika ile 4 saat arasında sunulduğunda uzun süreli öğrenmeyi tetiklemek için yeterli olduğunu bulduk; bu, yeni hafıza ediniminin kolaylaştırılabileceği kritik bir öğrenme sonrası zaman penceresinin olduğunu öne sürüyor (Şekil S3A).

Son olarak, eğitimin zamansal sırasının önemini, özellikle de güçlü eğitimin, zayıf eğitimin neden olduğu hafıza izini geriye dönük olarak geliştirip geliştiremeyeceğini belirledik. Zayıf antrenmanın, güçlü antrenmandan 4 saat önce geldiğinde LTM'yi tetiklemek için yetersiz olduğunu bulduk (Şekil 1E ve Şekil S3B), zayıf antrenmanın etkinliğinin kritik olarak önceki güçlü antrenmana bağlı olduğunu gösterdi. Birlikte, bu sonuçlar, güçlü bir hafızanın önceki kazanımının ve pekiştirilmesinin, yeni, iştah açıcı öğrenme eşiğini düşürdüğünü göstermektedir.

Önceki öğrenme, yeni öğrenme olayının algısını değiştirir

Önceki güçlü öğrenme yeni hafıza oluşumunu nasıl geliştirir? İhtiyaç duyulan eğitimin sıkı düzeni göz önüne alındığında (güçlü ve ardından zayıf), güçlü hafızanın, sonraki zayıf eğitim sırasında hayvanın CS + US kombinasyonuna ilişkin algısını değiştirebileceğini, zayıf eğitimin pozitif değerini arttırarak, zayıf eğitimin pozitif değerini artırabileceğini varsaydık. birliktelik güçlenir.

Bu fikri test etmek için, sunulan bir uyaranın pozitiften negatife algısının, meydana gelen yutma ve yutma olaylarının sayısını ölçerek doğrudan Lymnaea'da okunabilmesi gerçeğinden yararlandık (Şekil 2A) (16) . Zayıf eğitim protokolünde CS + US'nin eşleştirilmesi sırasında hayvanlar, genellikle iki davranışın nöbetleri arasında takla atarak, yutma ve yutma ısırıklarının bir karışımını gerçekleştirdi (Şekil 2B). Buna karşılık, bunun öncesinde güçlü bir eğitim uygulandığında, yutmanın yutulmaya oranı önemli ölçüde daha yüksekti (Şekil 2, C ve D) ve daha fazla hayvan, zayıf eğitime yanıt olarak hiçbir yutma ısırığı gerçekleştirmedi (Şekil 2E).

Ayrıca, zayıf eğitim sırasında algısal stabiliteyi incelemek için CS + ABD sunumu sırasında ortaya çıkan ısırık çiftlerini karşılaştırdık ve bunların durumlar arasında geçiş yapıp yapmadıklarını (alma/egest ve egest/alma) veya sabit mi kaldıklarını (alma/alma ve egest/egest) belirledik. . Bu, durumlar arasındaki geçiş olasılığında önemli bir azalma olduğunu ortaya çıkardı; bu da önceki güçlü eğitimin, eğitim algısını değiştirdiğini ve sabitlediğini gösteriyor (Şekil S4, A'dan E'ye). Zayıf eğitimden 4 saat önce tek başına güçlü eğitim ABD'nin sunulması, güçlü eğitim ABD'yi almayan hayvanlarla karşılaştırıldığında sindirim/yutma davranışlarında herhangi bir değişikliğe neden olmadı; bu, güçlü eğitim sırasında tek başına yüksek sakkarozun enerji değerinin yeme davranışına yönelik önyargının kaynağı değildir (Şekil S5, A'dan D'ye).

Ayrıca, 4 saat önceki önceki zayıf antrenman (AA + s), sonraki zayıf antrenman algısını da değiştirmedi, bu da zayıf antrenman algısını değiştirmek için geçmişteki güçlü hafızanın edinilmesinin gerekli olduğunu doğruladı (Şekil S5, A ila 1). D). Ayrıca önceki güçlü veya zayıf eğitimin, zayıf eğitimde kullanılan CS veya ABD'ye verilen tepkiyi basitçe değiştirmesi olasılığını da eledik (Şekil S6, A'dan D'ye). Birlikte, bulgularımız, saf hayvanların zayıf eğitim sırasında kullanılan CS + US'yi belirsiz/iki kararlı bir uyaran olarak algıladıklarını ve önceki güçlü eğitimin, hayvanın zayıf eğitim algısını sabit bir duruma kaydırdığını, davranışsal ifadeyi pozitif (yutma) yönünde önyargılı hale getirdiğini göstermektedir. olumsuz (egestion) davranış.

Zayıf eğitim algısındaki değişiklikler ağ durumundaki değişikliklerden kaynaklanmaktadır

Daha sonra, yeni hafıza edinimi ile ilişkili olan zayıf antrenman sırasında kullanılan CS + US algısındaki değişimin altında yatan sinirsel değişiklikleri tanımlamaya başladık. Beslenme davranışını kontrol eden oldukça erişilebilir ve iyi tanımlanmış sinir devreleri sayesinde Lymnaea'da bu kolaylıkla başarılabilir. Spesifik olarak, hem yutma hem de yutma devrelerindeki göreceli aktivitenin okunmasını sağlayan ve dolayısıyla dahili ağ durumunun in vitro ölçümü olarak hizmet eden faz değiştiren besleme motonöronu B11'den hücre içi kayıtlar yaptık (Şekil 2F). Duyusal yolların olmadığı izole beyinlerde, bu okumayı her iki saf hayvanla daha önce güçlü eğitim almış hayvanlarla karşılaştırdık.

Bulgularımızı in vivo olarak eşleştirerek, saf hayvanlardan elde edilen preparatlar, yutma döngülerinin (kurgusal yutma) altında yattığı bilinen birçok ritmik aktivite modeli gösterirken, güçlü eğitim almış olanlar neredeyse tamamen yutma döngülerinin elektrofizyolojik ifadesine (kurgusal yutma; Şekil 2) doğru önyargılıydı. , G'den J'ye ve şekil S7A). Ayrıca döngü çiftlerini inceleyerek, saf preparatların sindirim ve sindirim döngüleri arasında güçlü eğitim almış preparatlara göre daha yüksek bir oranda geçiş yaptığını bulduk (Şekil S7, B'den E'ye). Önceden zayıf eğitim almış hazırlıklar, saf hazırlıklarla karşılaştırıldığında kurgusal motor programlarında önemli bir fark göstermedi (Şekil S7, F'den K'ye). Bu, güçlü eğitimin ağ durumunda öğrenmeye bağlı bir değişim ve istikrar ortaya çıkardığını gösteren ikna edici kanıtlar sağlar.

Daha sonra, güçlü antrenmanın beslenme devresinin "duyarlılığını" değiştirip değiştirmediğini test ettik. Bunu yapmak için, güçlü kurgusal beslenmeyi (29) sağladığı bilinen, dudak yapılarından merkezi sinir sistemine (CNS) (28) kemosensör girdi taşıyan bir projeksiyon yolu olan medial dudak sinirini (MLN) uyardık. Bu uyarım, uyarının doğası hakkında spesifik bilgiyi kodlamaz, ancak tüm kemosensör projeksiyonlarını etkinleştirerek, güçlü antrenmanın, iştah açıcı işaretten bağımsız olarak genelleştirilmiş bir duyarlılaştırma etkisine neden olup olmadığını test etmemize olanak tanır. Bunu, devredeki beslenme döngülerinin okunmasını sağlayan bir motonöron olan B9'da ve iştah açıcı ipuçlarından uyarım alan anahtar olarak tanımlanmış bir modülatör nöron olan serebral dev hücrede (CGC) izledik (30). Dudak siniri stimülasyonunu takiben, ne beslenme döngüsü sayısının ne de CGC artış sıklığının, deneyimsiz ve eğitimli hazırlıklar (Şekil S8, A'dan D'ye) arasında önemli ölçüde farklı olmadığını bulduk.

Birlikte, bu sonuçlar, güçlü eğitimin, iştah açıcı işaret yanıtlarını artıran hayvanın genelleştirilmiş bir duyarlılığını ortaya çıkarmadığını göstermektedir. Aksine, güçlü bir eğitimden sonra ağ durumunda, ağı alım döngülerinin oluşturulmasına doğru yönlendiren, öğrenmenin neden olduğu bir değişim vardır. Bu hayvanlarda gözlemlenen değişen algının temelinde bunun yattığını ve bunun da onların yeni anılar edinme yeteneklerini arttırdığını öne sürüyoruz.

For more information:1950477648nn@gmail.com