Home News Naukowcy tworzą neurony zombie u myszy, aby odkryć sekrety uczenia się

Naukowcy tworzą neurony zombie u myszy, aby odkryć sekrety uczenia się

0
Naukowcy tworzą neurony zombie u myszy, aby odkryć sekrety uczenia się

Mózg to znacznie więcej niż masa połączonych ze sobą neuronów, ale chociaż jest czymś więcej, nadal jest jego częścią. Istnieją komórki glejowe, istnieją połączenia z układem hormonalnym i, ogólnie rzecz biorąc, bodźce pochodzące ze wszystkich części ciała, kwestie, które dodają złożoności, ale nie znacznie upraszczają nieosiągalne zadanie rozwikłania niezliczonych połączeń neuronowych, które przez nie przecinają. Dlatego też badania takie jak właśnie opublikowane Neuronauka przyrodnicza nowo odkryte „neurony zombie” to powiew świeżego powietrza, szczególnie w badaniach nad uczeniem się człowieka.

W badaniu grupa badaczy z Fundacji Champalimaud badała, w jaki sposób myszy dowiadują się, że dwa bodźce są ze sobą powiązane. W szczególności zastosowali warianty klasycznego eksperymentu polegającego na powiązaniu bodźca wzrokowego z uderzeniem w oczy, tak że badani zamykali oczy przed otrzymaniem ciosu wywołanego dźwiękiem, którego nauczyli się „strachać”. Do tego momentu jest to dość klasyczna metodologia, ale wtedy pojawia się wyrafinowanie: edycja genetyczna i stymulacja neuronów światłem.

Mówiąc ściślej, badania nie badają mózgu, ale móżdżku, innej części mózgu. Ponieważ mózg nie jest całym układem nerwowym otaczającym naszą czaszkę, jest to mózg podzielony na trzy części: sam mózg z dwiema półkulami i wieloma grubymi zmarszczkami, pień mózgu łączący mózg z rdzeniem kręgowym. a pomiędzy jednym a drugim znajduje się móżdżek, dwa małe płatki na karku, ogromnie pomarszczone i które, co dziwne, zawierają prawie połowę neuronów w naszym mózgu.

Ta pozornie niewielka struktura odpowiada za wiele funkcji motorycznych, które uważamy za podstawowe. Tak naprawdę, podsumowując, można powiedzieć, że odpowiada za to, że potrafimy utrzymać równowagę, a także wykonywać płynne i skoordynowane ruchy. Tak naprawdę odgrywa ogromną rolę w sporcie, gdzie pomaga nam także kojarzyć bodźce z konkretnymi reakcjami, takimi jak zatrzymanie bramkarza czy unik przed bokserem. I właśnie to badali: w jaki sposób zmiany w móżdżku są powiązane z uczeniem się tych skojarzeń.

Aby to zbadać, naukowcy powtórzyli z myszami klasyczny eksperyment ze światłami i uderzeniami, ale zamiast poddawać je klasycznemu bodźcowi, selektywnie aktywowali neurony wspinające się, czyli komórki, przez które informacja o bodźcu zwykle dociera do móżdżku i które wydawały się zaangażowane w nauce. W tym celu dokonali edycji genetycznej myszy, powodując ekspresję cząsteczek na powierzchni komórek pnących, które czynią je wrażliwymi na światło, dzięki czemu mogą je stymulować krótkimi strzałami promieniowania elektromagnetycznego.

Po wielokrotnej stymulacji komórek pnących przed dmuchaniem w oczy myszy, zwierzęta nauczyły się mrugać tylko wtedy, gdy komórki pnące były stymulowane. Co więcej, gdy zastosowano te techniki optogenetyczne do wyciszenia komórek pnących się, myszy nie były w stanie niczego się nauczyć. Te dwa wyniki potwierdzają, że komórki pnące odgrywają ważną i niezbędną rolę w uczeniu się motorycznym móżdżku. To już jest postęp, ale liczyłem na jeszcze jeden zwrot akcji: neurony zombie.

Co ciekawe, myszy zmodyfikowane genetycznie pod kątem tych technik optogenetycznych mogły nauczyć się kojarzyć aktywność włókien pnących z dmuchaniem, ale nie potrafiły skojarzyć z dmuchaniem klasycznego bodźca wzrokowego. Innymi słowy: klasyczny eksperyment, na którym to przeprowadzono, nie zadziałał na myszach. Włókna pnące były w stanie funkcjonować, jeśli je bezpośrednio stymulowaliśmy, ale wydawało się, że nie reagują na konwencjonalne bodźce. Zachowywali się, jakby byli martwi za życia i dlatego nazywano ich zombie.

Jego powierzchnia jest wypełniona białkiem znanym jako rodopsyna kanałowa-2 (ChR2), ale jego związek z tą osobliwością jest niejasny. Według słów dr Megan Carey: „Wyniki te stanowią jak dotąd najbardziej przekonujący dowód na to, że sygnały włókien pnących są niezbędne w móżdżkowym uczeniu się asocjacyjnym.. „Nasze kolejne kroki obejmują zrozumienie, dlaczego ekspresja ChR2 prowadzi do «zombifikacji» neuronów i określenie, czy nasze odkrycia rozciągają się na inne formy uczenia się móżdżku”.

Będziemy musieli kontynuować badania, ale odkrycie tych dziwnych komórek nerwowych otwiera drzwi do całkowicie oryginalnych badań Mogą rzucić światło na funkcjonowanie naszego mózgu, a dokładniej na uczenie się.

NIE DAJ SIĘ ZNAĆ:

  • Chociaż zwykle mówimy o mózgu w odniesieniu do mózgu jako całości, nie jest to najwłaściwszy sposób jego nazwania. Mózg to zespół struktur centralnego układu nerwowego zamknięty w naszej czaszce, mózg jest tylko jedną z jego części.

REFERENCJE (MLA):

  • „Neuronowe sygnały instruktażowe w skojarzeniowym uczeniu się móżdżku” Neuronauka przyrodnicza 10.1038/s41593-024-01594-7

source