ملخص: يوضح الباحثون كيف يتم الحفاظ على الذاكرة العاملة المرئية في مناطق الدماغ المترابطة في الفئران.
مصدر: مركز الترحيب في سينسبري
كيف يتذكر المخ رقم هاتف قبل طلبه؟ تعد الذاكرة العاملة مكونًا مهمًا من عناصر الإدراك التي تسمح للدماغ بتذكر المعلومات مؤقتًا واستخدامها لتوجيه السلوك المستقبلي.
على الرغم من أن العديد من الدراسات السابقة قد كشفت عن تورط مناطق دماغية متعددة ، إلا أن كيفية تفاعل هذه المناطق المتعددة لتمثيل الذاكرة العاملة والحفاظ عليها لم يكن واضحًا حتى الآن.
في دراسة جديدة نشرت اليوم طبيعة سجيةدرس علماء الأعصاب في مركز Sainsbury Wellcome في UCL التفاعلات المتبادلة بين منطقتين من الدماغ تمثلان الذاكرة العاملة المرئية في الفئران.
وجد الفريق أن العلاقة بين هاتين المنطقتين من الذاكرة العاملة ، القشرة الجدارية والقشرة الأمامية الحركية ، تقاربت على مقاييس زمنية فورية.
“هناك العديد من الأنواع المختلفة للذاكرة العاملة ، وعلى مدى الأربعين عامًا الماضية ، حاول العلماء معرفة كيفية تمثيلها في الدماغ.
قال الدكتور إيفان فويتوف ، باحث مشارك في مختبر Mrsic-Flogel: “أثناء المهام المعملية القياسية ، تعد دراسة الذاكرة العاملة الحسية أمرًا صعبًا بشكل خاص لأن العديد من العمليات مثل التوقيت ، وإعداد المحرك ، وتوقع المكافأة تحدث في وقت واحد”. المؤلف الأول على الورق.
للتغلب على هذا التحدي ، قارن باحثو SWC مهمة تعتمد على الذاكرة العاملة بمهمة أبسط لا تعتمد على الذاكرة. في مهمة الذاكرة العاملة ، تم تقديم محفز عاطفي للفئران ، متبوعًا بتأخير ، ثم اضطروا إلى مطابقته مع الحافز التالي الذي رأوه قبل التأخير.
هذا يعني أنه خلال فترة التأخير ، احتاجت الفئران إلى تمثيل في ذاكرة الحافز الأول للنجاح في المهمة والحصول على المكافأة. في المقابل ، في مهمة مستقلة عن الذاكرة العاملة ، كان قرار الفئران بشأن الحافز الثاني غير مرتبط بالحافز الأول.
من خلال مقارنة هاتين المهمتين ، تمكن الباحثون من مراقبة منطقة النشاط العصبي التي تعتمد على الذاكرة العاملة ، على عكس النشاط الطبيعي المرتبط ببيئة المهمة.
وجدوا أن معظم النشاط العصبي لا علاقة له بالذاكرة العاملة ، وبدلاً من ذلك تم تضمين تمثيلات الذاكرة العاملة في أنماط نشاط “عالية الأبعاد” ، مما يعني أن التقلبات الصغيرة فقط في متوسط إطلاق الخلايا الفردية تحمل معلومات الذاكرة العاملة.
لفهم كيفية الحفاظ على هذه التمثيلات في الدماغ ، استخدم علماء الأعصاب تقنية تسمى optogenetics لإسكات أجزاء من الدماغ بشكل انتقائي خلال فترة التأخير ومراقبة اضطراب الذاكرة لدى الفئران.
ومن المثير للاهتمام ، أن إسكات تمثيلات الذاكرة العاملة في المناطق القشرية الجدارية أو القشرية السابقة الحركية أدى إلى ضعف مماثل في قدرة الفئران على تذكر الحافز السابق ، مما يشير إلى أن هذه التمثيلات مترابطة على الفور أثناء التأخير.
لاختبار هذه الفرضية ، قام الباحثون بتعطيل منطقة واحدة أثناء تسجيل النشاط الذي تنقله المنطقة الأخرى. عندما عطلت القشرة الجدارية ، ظل النشاط الذي أبلغت عنه القشرة الأمامية الحركية للقشرة الجدارية دون تغيير إلى حد كبير من حيث متوسط النشاط.
ومع ذلك ، فإن تمثيل وظيفة الذاكرة العاملة معطل بشكل خاص. كان هذا صحيحًا أيضًا في التجربة العكسية ، التي عطلت القشرة الأمامية الحركية ولاحظت اضطرابات خاصة بالذاكرة العاملة في الاتصال القشري القشري عند النظر إلى القشرة الجدارية.
قال البروفيسور توم ميرزيك فلوجل: “من خلال تسجيل الدوائر طويلة المدى في القشرة الدماغية ومعالجتها ، اكتشفنا أن الذاكرة العاملة توجد ضمن أنماط وظيفية متوازية في المناطق القشرية المترابطة ، حيث يتم الحفاظ على الذاكرة العاملة من خلال التواصل المتبادل الفوري”. ، مدير مركز ويلكوم في سينسبري والمؤلف المشارك للصحيفة.
الخطوة التالية للباحثين هي البحث عن الأنماط الوظيفية المشتركة بين هذه المجالات. بالإضافة إلى قوتها ، فهم يخططون أيضًا لدراسة مهام الذاكرة العاملة المعقدة التي تعدل معلومات معينة مخزنة في الذاكرة العاملة.
لهذا الغرض ، يستخدم علماء الأعصاب المشتتات المتداخلة التي تحتوي على معلومات حسية تحيز الماوس للتفكير في الهدف التالي. ستسمح لنا هذه التجارب بتطوير فهم دقيق لتمثيلات الذاكرة العاملة.
تمويل: تم تمويل البحث من قبل Wellcome Trust ومؤسسة Gatsby وجامعة بازل.
شاهد المزيد
حول هذه أخبار أبحاث الذاكرة
مؤلف: أبريل كاشين كوربيت
مصدر: مركز الترحيب في سينسبري
اتصال: أبريل كاشين كوربيت – مركز الترحيب في سينسبري
صورة: الصورة في المجال العام
البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“تربط حلقات التغذية الراجعة القشرية التمثيلات الموزعة للذاكرة العاملةإيفان فويتوف وآخرون. طبيعة سجية
ملخص
تربط حلقات التغذية الراجعة القشرية التمثيلات الموزعة للذاكرة العاملة
الذاكرة العاملة – قدرة الدماغ على استيعاب المعلومات واستخدامها بمرونة لتوجيه السلوك – هي عنصر أساسي في الإدراك. على الرغم من ملاحظة النشاط المرتبط بالذاكرة العاملة في العديد من مناطق الدماغ ، فإن الكيفية التي تمثل بها المجموعات العصبية فعليًا الذاكرة العاملة والآليات التي يتم من خلالها الحفاظ على هذا النشاط تظل غير واضحة.
نحن هنا نصف المعالجة العصبية للذاكرة العاملة المرئية في الفئران ، بالتناوب بين مهمة تأخر عدم التطابق مع العينة ومهمة تمييز بسيطة لا تتطلب ذاكرة عاملة ، مع تحفيز وحركة ومكافأة متطابقة.
كشفت عمليات تعطيل علم البصريات الوراثي العابر أن المناطق الموزعة من القشرة المخية الحديثة مطلوبة بشكل انتقائي للحفاظ على الذاكرة العاملة. سيطر النشاط السكاني في المنطقة المرئية AM والمنطقة الحركية M2 بواسطة ديناميكيات منخفضة الأبعاد منتظمة خلال فترة التأخير ، على الرغم من أنها كانت مستقلة عن الذاكرة العاملة.
بدلاً من ذلك ، يتم تضمين تمثيلات الذاكرة العاملة في النشاط السكاني عالي الأبعاد ، وتوجد في كلا المنطقتين القشرية ، وتستمر طوال فترة التأخير بين التحفيز ، وتتوقع الاستجابات السلوكية أثناء مهمة الذاكرة العاملة.
لاختبار ما إذا كانت الطبيعة الموزعة للذاكرة العاملة تعتمد على التفاعلات المتبادلة بين المناطق القشرية ، قمنا بإسكات منطقة قشرية واحدة (AM أو M2) أثناء تسجيل التعليقات من المنطقة الأخرى.
أدى التعطيل المؤقت لأي منطقة إلى تعطيل انتقائي للاتصال بين المناطق في الذاكرة العاملة. وبالتالي ، فإن المناطق القشرية المترابطة تبادليًا تحافظ على تمثيلات عالية الأبعاد للذاكرة العاملة.
