Consolidação De Celular Memória Representações em Superficial Neocórtex

Nível de sistemas memória consolidação, a chave conceito em memória pesquisa, envolve a conversão de memórias que dependem no hipocampo para sua formaçãoem eficiente hipocampo-independente formas, presumivelmente codificado por corticocortical conexões. Ainda, pouco é compreendido sobre a natureza de consolidadoneural códigos at the cellular ensemble level. 

Nível de sistemas memórias referem-se a preferências ou comportamentais padrões que a pessoa desenvolve cedo em vida e aprofundar sobre tempo. Nível do sistema memória afetos a pessoa's pensar, ações, e decisões. É a subconsciente comportamento.

Em contraste, memória refere-se a pessoa's habilidade para relembrar e reter informação. A bom memória ajuda nos aprender habilidades, resolver problemas, e alcançar sucesso. No entanto, para ter excelente memória, nós precisamos o suporte de nível-sistema memória memória.

System-level memory improves our memory because it provides us with a framework for acquiring new knowledge. Whenever we learn new things, we usually connect them to what we have learned before. This connection forms a solid knowledge structure that helps us better understand and remember new information.

Além disso, nível de sistemas memória pode influenciar o caminho nós pensamos. Se nós desenvolvermos a positivo, resolução de problemas atitude, nós iremos pensar mais claramente e rapidamente, fazer it mais fácil para reter informação e resolver problemas. In contraste, se nós desenvolver a negativo, passivo atitude, nosso pensar será tornar-se lento e confuso, impedir nosso memória e aprendizagem habilidades.

Portanto, nós devemos esforçar para cultivar bom nível do sistema memória, que irá ajudar melhorar nossa memória e sucesso taxa. Nós podemos desenvolver bom hábitos movendo em um positivo direção e fazendo eles enraizados em nosso diário vidas, assim formando a positivo e proativo solucionando problemas atitude. Em isso maneira, pode melhor utilizar nível do sistema memória para melhorar nossa memória e aprendizado habilidades. It can be seen that we need to improve memory, and Cistanche deserticola can significativa improve memory porque Cistanche deserticola is a tradicional Chinese medicinal material that that has many unique effects, one of which is to improve memory. The efficacy of minced meat comes from the various active ingredients it contains , include acid, polysaccharides, flavonoids, etc. These ingredients can promote brain health in various ways.

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Camundongos exigem um intacto hipocampopara ''virtual'' espacial aprendizagem e para desenvolver neocortical representações das correspondentes experiências. Nós encontramos que, considerando a novel virtual environment is nem aprendido nor representado em o superficial córtex seguindo severodano para o hipocampo, pré-operatório aprendido memórias e seu correspondente esparso e generalizado neural ensemble representações em camadas corticais II–III são preservados, a sine qua non de memória consolidação. Estes achados fornecem a nova janela para futuro estudo de o celular mecanismos de consolidação da memória.

INTRODUÇÃO

Dano para o hipocampo formação severamente prejudica a aquisição de novo, ''episódico'' memória.1,2 Estefenômeno pode ser relacionado a a posição de o hipocampo at o topo de a hierarquia de associação neocortical áreas, e para o fato que o número de cortical neurônios longe excede o número deconexões que pode ser apoiado por a dado neurônio (Schwindel & McNaughton, 2011, for review). 3Isso conexão esparsidade significa que a formação de arbitrária associações em real-time (especialmente long-rangeones) seria difícil porque o necessário sinapses entre qualquer dois arbitrário ativo neocortical célulasmais provável do não existe anterior. 

O neocórtex poderia superar este problema através do rapid formação de-indireta associações entre seu atualmente ativo neurônios, mediado por a comum, top-down pattern do hipocampo. De acordo a esta vista, each unique experience gera a correspondente unique,sparse pattern in the hippocampus, which serve as a context or ''index''4–6 to the set of currently active corticalneurons. These patterns are unique to o localização e a natureza de cada experiência (por exemplo Leutgeb et al.7). Associative plasticity in the feedback projections from the hippocampus (the ''index'') to the correspondingactive cortical cells (the ''attributes'') would enable subseqüent retrieval of the memory attributes. 

Assim, pelo menos inicialmente, a memória torna-se codificada como conexões entre o hipocampo e córtex, em vez de entre cortical células diretamente. Algumas memórias e aprendidas comportamentos nunca perder sua dependência an intacto hipocampo; contudo, algum tornar-se resistente sobre tempo para hipocampal dano,8 sugerindo que apropriado cortico-cortical conexões, suficiente para substituir por o hipocampo-cortical uns,develop over time e tornar-se dominante. 

Este processo pode também acompanhar a extração de estruturade a memória em o córtex's ''semântica'' conhecimento,9–15 que geralmente sobrevive hipocampalloss. Enquanto há foi muito estudo de o comportamental e expressão-gene dinâmica de isso memóriaconsolidação processo, lá foi pouco investigação em o celular codificação nível em a naturezae localização de tal hipocampo-independente memória representações em o córtex.

Recent studies have shown that, during traversals of a sequence of locations (either real or virtual), corticalneurons, especially in the superficial cortex, develop sparse, position-correlated sequences of neural activity,16–19 much as in the hippocampus. 

In intact camundongos, posição-correlacionados células emerge em o córtex dentro afew sessões em a novel virtual ''ambiente'', consistindo de a esteira cinto com anexado ''espacial''pistas,20 mas desenvolver mal em camundongos com dorsal hipocampo lesões. 16,17 Aqui, nós mostramos que cortical superficial representações de a pré-operatório aprendido virtual ambiente são retidos seguindo hipocampal lesões, as is o correspondente espacial memória, considerando o mesmo camundongos nem aprender a pós-operatório novo ambiente nor representa ele as posição-correlacionado células em o superficial córtex.

RESULTADOS

Dois fótons Ca2+ imageamento foi usado para registro neural atividade em camundongos durante cabeça-fixa corrida on esteira cintos contendo vários visuo-táctiles pistas (Figura 1; STAR Métodos), antes e depois bilateral lesões de o dorsal hipocampo. Animais foram testados em o mesmo ''familiar'' cinto antes e depois lesões hipocampais (ou sham cirurgias). ''Novel'' cintos com diferente cue conjuntos foram empregados para o pré e pós-operatório (lesão/sham) períodos seguindo (re)conhecido com o ''familiar'' cinto. Rastreado neuronal atividadein três neocortical áreas: retroesplenial córtex (RSC), secundário motor córtex, e primário córtex somatossensorial.

O hipocampo lesão causas anterógrado mas não retrógrado amnésia para recompensa locais invirtual espacial ambientes

Each belt had a particular virtual location where the water reward was delivered (Figure 1C). Pré-operatively,both groups expressed similar behavior in both familiar and novel environments Figure S2. The post-operative running speeds in the familiar and novel belts were also similar between the sham and lesion groups. No pós-operatório, sham and lesion groups made a comparable number of attempts at licking the rewardport throughout the experiment (Figure 2-left); however, the distributions of licks in the novel environmentwere significativa different between groups. 

For the sham group, an overwhelming proportion of licks wereconcentrated at the reward site in both familiar and novel environments. The same behavior was exhibitedby the lesion group in the familiar environment; however, in the novel environment, the lesioned micelicked mostly outside of the reward zone. (Figura 2-middle, right). Assim, pré-operatório memória foi mantido, mas aprendizagem em o novel ambiente foi sério prejudicado. Este é o definição recurso do conceito memória consolidação .

Cortical neurônios preservar codificação de a familiar espacial ambiente seguindo lesão hipocampal, mas codificando de a novel ambiente falha para forma

Nós usamos relativamente liberal critérios (ver STAR Métodos) para categorizar células as ''%espacialmente seletivo'' e definir células' ''lugar campos''. Global, lá foram não entre-grupo (lesion vs sham) ou entre-ambiente(F, N) diferenças em any de o três corticais regiões em a proporção de células que passou olimiar de seletividade, qual foi global sobre 40% com estes critérios liberais (Figura S3A). No entanto, for the novelenvironment, cells meeting the selectivity criteria were global much less spatially selective and collectivelyformed a less uniform population encoding of the belt in the lesion group (Figuras 3A e 3B). Esta diferença foi associada com an aumento em as proporções de grupo-lesão células com múltiplo lugar campos,instead of a single one (Figura S3B).

The emergence of layer II–III cortical position encoding was quantified using measures of spatial informationcontent on a per neuron basis21 for all cells passing the spatial selectivity threshold. Some forgetting was expected in the 30-day break between the last pre-lesion/sham session and the first post-operatively sessions.Indeed, there was a time-dependent degradation (forgetting) of spatial information content in the familiar environment; however, the familiar memory recovered over sessions in both lesion and sham mice, with no between-group difference (Figure 3C-top). The sham mice showed normal acquisition of the cortical representation of the novel environment (Belt 3); however, the lesion group showed very little spatial information in thenovel environment in RSC (Figure 3C-bottom). In all cortical regions, neurons' spatial information contentwas similar between sham and lesion for the familiar environment, while this quantity was significantly reducedin the lesion group for the novel environment (Figures 3D and 3E).

Nós quantificamos a confiabilidade de espacial codificação em a população nível por computação o erro de volta-por-lapposição decodificação, usando a Bayesian decoder (STAR Métodos). During the post-operative phase, the distribution of decoded position as a function of the animal's location indica that the decoder from thelesion group in the novel environment gives a less accurate estimation of position (Figura 4A). Houve a substancial aumento (
2 x) in decodificação erro em o novel ambiente em todos três corticais regiões,in the lesion group, but not in the sham group, and none in the familiar environment in any group(Figura 4B).

DISCUSSÃO

No geral, considerando hipocampal lesões severamente prejudicado a emergência de posição-correlacionada células representando a novela virtual ambiente, e similarmente prejudicado espacial aprendizagem em que novela contexto, láapresentação de a pré-operatório exposto familiar ambiente e a memória para a recompensa localizaçãoem que ambiente foram poupados. Lesionado ratos's espacialmente seletivo disparo atividade em o novela ambientefoi tendencioso para disparar disparar em a vizinhança de o salient pistas. Não-seletivo ou fracamente seletivo respostas no saliente pista foram comuns em o lesionado ratos em o novel ambientes, dando aumento para múltiplo''lugar'' campos, que pode ter contribuído para o superior espacial decodificação erro. 

The lesions themselvesdamaged 50% or more of the dorsal hippocampus, but left the ventral hippocampus largely intact (Figure 1E). Therefore, we cannot conclude that the preserved memory was entirely independent of hippocampal outflow22 although many studies show that it is the dorsal hippocampus that is predominantlynecessary for spatial learning23,24 and whose output is focused on the retrosplenial cortex.25–28 Bothgroups exhibited a decline in the spatial tuning for the familiar environment during the
30-day intervalbetween the last pre-lesion/sham trial and the first post-lesion/sham trial. Whether this was due to the merepassage of time or the surgical procedure (e.g., anesthesia) is unknown; however, these dynamics indicatethat some trace of the previous coding was preserved, whereas new encoding was impaired. One possibleexplanation for the decline in the spatial tuning over the 30 days is that the intact hippocampusenables the formation of new synaptic connections in the cortex which may lose efficacy over time but physically persist so that they can be re-potentiated upon re-exposure to the familiar environment. 

Outra explicação é que a codificação é preservada em profundidade camadas de o córtex, que foram não acessíveis para imagem em estes estudos. É é bem conhecido que re-exposição a a familiar ambiente é não essencial paramemória consolidação processos para ocorrer; eles podem também acontecer durante ''offline'' períodos como sono-ondas lentas.4 No entanto, a recuperação de consolidado processos pode exigir re-exposição em a ausência de ohipocampo.

Overall, the present results show that an intact hippocampus enables the superficial cortex to develop sparse,selective representations of the experience of being at particular locations under a particular behavioraland sensory context and that these emergent neural codes persist after hippocampal damage sufficientto prevent new learning at the neural and behavioral levels under similar conditions. These findings providea new framework in which to study the cellular and molecular foundations of long-term, hippocampus-independent memory.

Limitações do o estudo

Dado a limitada amostra tamanho, apenas a único cortical área fora de três regiões de interesse poderia ser avaliado com razoável estatística poder durante a exposição/re-exposição fases de os experimentos, over sucessivo gravação dias. Nós escolhemos o retroesplenial córtex em consideração de o fato que ele recebe projeções diretas de o dorsal hipocampo. 25–28 Nós observamos que seguindo hipocampal lesão, representação neuronal de a familiar ambiente em o retroesplenial córtex é gradual readquirido com reexposições repetidas. No entanto, isso faz não descarta fora o fato que outro cortical áreas pode recuperar em a mais rápido taxa. Além disso, exchanges between distributed regions may contribute to this recovery, which cannot be determined unless two or more regions are simultaneamente evaluated. How spatial memory traces are preserved and ''re-potenciated'' across different cortical areas, following hippocampal loss,therefore remains to be determined.

CONFIRMAÇÕES

Nós obrigado Dr. M. Mohajerani for the supervision/administration of the microscope and animal breeding facilities,Jennifer Tarnowsky for logistics support, Valerie Lapointe and Karim Ali for technical support, andWestGrid and Compute Canada for IT support. B.L.M. acknowledges funding from the NIH Research ProjectGrant Program (R01) [no. NS121764], Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) [no. HR0011-18-2-0021], Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) [no. 1631465], and the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) [no. PJT 156040]. H.C. is supported by the Canada Graduate Scholarships for Doctoral Program (NSERC CGS-D).

AUTOR CONTRIBUIÇÕES

O autores declaram que eles têm não concorrentes interesses.

REFERÊNCIAS

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