L'enigma de la memòria de treball: Canvi de vistes Part 2

Revelant xarxes neuronals ocultes a la memòria de treball

És molt més difícil investigar la hipòtesi que les xarxes neuronals acoblades dinàmicament i elèctricament silencioses subjauen a la memòria de treball, perquè les tècniques fisiològiques, com l'EEG, la ressonància magnètica i l'electrofisiologia, controlen l'activitat neuronal. Basant-se en els estudis de TMS de Rose i altres (2016), Wolff i altres (2017) van idear un enfocament únic per provar la presència d'una xarxa neuronal elèctricament silenciosa que mantingués la memòria de treball sense vigilància (Fig. 1A).

En els darrers anys, un nombre creixent d'estudis han demostrat que hi ha una estreta relació entre l'acoblament dinàmic i la memòria. L'acoblament dinàmic fa referència a la coordinació i sincronització entre diferents àrees del cervell humà, mentre que la memòria és la capacitat del cervell humà d'emmagatzemar, processar i recordar informació.

La investigació ha descobert que l'acoblament dinàmic pot promoure la transmissió d'informació i la integració entre les neurones del cervell humà, millorant la cognició humana i les funcions executives. Al mateix temps, un bon acoblament dinàmic també ajuda a promoure les capacitats d'aprenentatge i memòria de les persones. Per exemple, quan una persona aprèn nous coneixements, la coordinació i sincronització entre les diferents àrees s'anirà enfortint gradualment, la qual cosa afavorirà l'emmagatzematge i el processament de nous coneixements i facilitarà la consolidació i millora de la memòria.

Més enllà d'això, la investigació ha trobat que diferents tipus de memòria estan associats amb diferents acoblaments dinàmics. Per exemple, la memòria a curt termini està molt relacionada amb el grau d'acoblament dinàmic entre determinades àrees del cervell; La memòria a llarg termini implica una gamma més àmplia d'àrees del cervell i l'acoblament dinàmic entre elles. Per tant, mantenir un bon acoblament dinàmic ajudarà a promoure la millora dels diferents tipus de capacitats de memòria de les persones.

En conjunt, hi ha un vincle positiu entre l'acoblament dinàmic i la memòria. En reforçar l'acoblament dinàmic, les persones poden millorar les funcions cognitives i executives i promoure les capacitats d'aprenentatge i memòria. Per tant, hauríem d'explorar i mantenir activament un bon acoblament dinàmic per millorar la nostra memòria i les capacitats d'aprenentatge i millorar la nostra qualitat de vida. Es pot veure que hem de millorar la memòria, i Cistanche deserticola pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche deserticola és un material medicinal tradicional xinès que té molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de la carn picada prové dels diferents ingredients actius que conté, com àcids, polisacàrids, flavonoides, etc. Aquests ingredients poden afavorir la salut del cervell de diverses maneres.

Feu clic a Coneix la memòria a curt termini com millorar

Els investigadors van raonar que si s'hagués format una xarxa neuronal elèctricament silenciosa i s'hagués retingut durant la durada de la memòria de treball, aleshores la resposta de la xarxa a nivell de sistemes hauria de diferir de la resposta si no s'hagués format aquesta xarxa silenciosa.

En lloc d'aplicar un pols TMS, els investigadors van proporcionar un estímul visual no relacionat (cercles en forma de diana) per activar les xarxes neuronals relacionades amb la tasca de memòria de treball visual. Si la plasticitat sinàptica hagués provocat canvis dinàmics en la connectivitat en la tasca de memòria de treball, aleshores sondejar aquestes xarxes amb un estímul diferent hauria de produir una resposta neuronal diferent que si la xarxa no s'hagués alterat.

Els autors es refereixen a això com a "ping" a les xarxes neuronals per avaluar la seva resposta. A més, l'estímul visual inespecífic podria, en teoria, reactivar l'activitat a les xarxes neuronals silencioses acoblades sinàpticament que codifiquen la memòria, de manera similar a l'TMS. Això semblaria com una reactivació de les respostes EEG que s'evoquen quan l'objecte es recorda de la memòria.

En preparació per als estudis que utilitzaven la imatge en forma d'objectiu no relacionada per "ping" a les xarxes neuronals, els participants van veure una pantalla que mostrava dos objectes adjacents l'un a l'altre i se'ls va demanar que recordessin tots dos elements. Després d'un breu retard, una fletxa apuntava a l'esquerra o a la dreta. per indicar a l'observador quin objecte s'ha de recordar per a una prova posterior.

Aleshores, aquest objecte es conservaria a la memòria de treball desatesa, mentre que l'altre objecte s'oblidaria o es conservaria a la memòria (no conscient) no vigilada. Els objectes a recordar eren dos cercles plens de ratlles que es giraven de manera que les ratlles de cadascun tinguessin orientacions diferents. Després d'un retard, es va mostrar un cercle amb ratlles i els participants havien d'indicar si l'objecte "sonda" s'havia girat en sentit horari o en sentit contrari des del cercle ratllat que guardaven a la memòria de treball.

Els resultats van mostrar un augment de l'activitat a la banda alfa als llocs de gravació d'elèctrodes adequats per als objectes en la memòria de treball visual que es corresponia amb la diferència de rotació de l'objecte de la sonda de l'objecte de la memòria. Si s'hagués oblidat l'orientació de l'objecte a la memòria de treball, aquesta resposta EEG discriminatòria no hauria aparegut i la precisió de les respostes informades dels subjectes hauria caigut a l'atzar.

En segon lloc, la resposta EEG indicativa del grau de rotació de la imatge de la sonda en relació amb la imatge de la memòria disminuiria amb el temps, ja que la memòria de treball es manté durant només uns quants segons. Els resultats van mostrar que aquesta activitat EEG va augmentar després de la indicació de la fletxa i es va mantenir fins que es va presentar la imatge per provar la memòria, però l'activitat va tornar lentament a la línia de base amb el temps per a l'objecte en memòria no vigilada (Fig. 1B). Això dóna suport a la hipòtesi que hi ha diferents mecanismes que mantenen les memòries de treball desateses i assistides, amb una activitat neuronal persistent associada a records assistits però no desatesos.

Aleshores, els investigadors van utilitzar un tercer estímul visual no relacionat per fer ping al sistema per detectar canvis en la funció de la xarxa neuronal impulsats per la plasticitat sinàptica que teòricament registra la memòria de treball. L'estímul no relacionat va augmentar l'activitat neuronal per a l'objecte de la memòria assistida, però no l'objecte que es manté a la memòria no vigilada (Fig. 1C). Els autors van concloure que, a diferència de les memòries de treball assistides, les memòries de treball desateses s'emmagatzemen mitjançant la plasticitat sinàptica formant xarxes neuronals acoblades dinàmicament, però elèctricament silencioses, sense el requisit d'augmentar l'activitat neuronal en curs.

Reexaminant les dades

Un estudi recent va reexaminar les dades originals de Wolff i altres (2017) i va trobar que la resposta neuronal a l'objecte en memòria no vigilada es va mantenir durant tota la durada abans del record quan les dades es van analitzar de manera diferent. En lloc de controlar la tensió EEG, Barbosa i altres (2021) van analitzar la potència de l'activitat EEG de la banda alfa. L'augment de la potència de l'activitat EEG que era indicativa tant dels objectes a la memòria de treball assistida com desatendida es va mantenir durant la durada abans del record (Fig. 1D).

Les respostes en termes de potència alfa es van augmentar per l'estímul visual no relacionat que "picava" el sistema, però el fet que una resposta activa fos evident tant per als records assistits com per als records no vigilats fa que els efectes d'obtenir respostes actives al ping visual siguin un mètode per revelar ocults. estats que emmagatzemen memòria. A més, el ping visual podria dinamitzar l'activitat a les xarxes neuronals sostinguts per un potencial d'acció, així com per a les putatives xarxes elèctricament silencioses, de manera que la tècnica del ping visual no pot distingir clarament entre aquests dos mecanismes d'emmagatzematge d'informació.

Barbosa i altres (2021) argumenten que les mesures de tensió estan subjectes a una major variància a causa de la deriva de la línia de base i la variació en la impedància dels elèctrodes del cuir cabellut, mentre que la freqüència i la potència de les oscil·lacions són més robustes a aquestes dificultats tècniques. Així, Wolff i altres (2017) no van detectar l'augment continu de l'activitat neuronal associada a la memòria no vigilada a causa de les limitacions del senyal a soroll. A més, la seva anàlisi va mostrar que la potència de l'anàlisi estadística de les dades originals era feble i que una mida de mostra més gran probablement hauria detectat una activitat sostinguda durant el període de retard per als objectes en memòria desatesa.

Una anàlisi més propera també va mostrar una gran variació de subjecte a subjecte en les respostes, i que en molts casos els augments sostinguts de la tensió EEG eren evidents que acompanyaven la memòria no vigilada, però en altres subjectes això no era evident. L'augment de la variància hauria soscavat els esforços per identificar un augment persistent de l'activitat elèctrica que manté la memòria desatesa.

Conclusions

Una reanàlisi de les dades originals anul·la les conclusions de l'influent estudi de Wolff i altres (2017) que no va trobar una signatura de la memòria de treball en termes d'activitat EEG sostinguda elevada, però no invalida els experiments, ni proporciona proves que la plasticitat sinàptica ho faci. no formen conjunts dinàmics de xarxes neuronals subjacents a la memòria de treball. El reanàlisi demostra la veritat que "l'absència d'evidència no és una evidència d'absència". Els experiments originals i les dades són vàlids, però les conclusions canvien quan s'analitzen de manera diferent.

És important destacar que aquests dos articles demostren el poder de la col·laboració en la investigació científica, ja que Wolff i els seus col·legues van proporcionar les seves dades brutes a Barbosa i als seus col·legues perquè les reanàlisissin i se'ls agraeix les seves útils discussions. Tots dos grups reconeixen que és molt més difícil obtenir proves experimentals que donin suport al mecanisme de plasticitat sinàptica per a la memòria de treball, ja que per definició és elèctricament silenciosa.

Això és especialment així si aquests mecanismes silenciosos funcionen conjuntament amb mecanismes actius que confonen la seva detecció. Així, l'axioma sobre "l'absència de proves...". es refereix encara més a descartar la hipòtesi de la xarxa neuronal silenciosa basada en la manca d'evidència actual.

De fet, aquests dos mecanismes poden funcionar junts. Els estudis de Trübutschek i altres (2017) mostren que els participants poden recordar informació de la qual no tenen consciència conscient encara que no hi hagi cap resposta neuronal activa detectada per l'EEG que es mantingui durant el període de retard abans de la prova de record. Suggereixen que, després d'una fase de codificació transitòria mitjançant un disparador neuronal actiu, els estímuls no conscients es poden mantenir mitjançant canvis actius a curt termini en els pesos sinàptics sense cap activitat neuronal detectable, cosa que permet la recuperació durant diversos segons.

Com revelar l'existència d'un possible procés neuronal elèctricament silenciós continua sent un enigma, però trobar maneres d'explorar possibles canvis en la connectivitat sinàptica que puguin assistir a la memòria de treball continuarà sent un esforç vigorós, que sens dubte provocarà noves col·laboracions i nous avenços.

Declaració d'interessos en conflicte

L'autor no va declarar cap conflicte d'interès potencial sobre la investigació, l'autoria i/o la publicació d'aquest article.

Finançament

L'autor (s) va revelar la recepció del següent suport financer per a la investigació, l'autoria i/o la publicació d'aquest article: Aquest treball va comptar amb el suport de la subvenció intramural del NIH núm.ZIAHD000713.

Referències

1.Barak O, Tsodyks M, Romo R. 2010. Codificació de població neuronal de la memòria de treball paramètrica. J Neurosci 30:9424–30.

2.Barbosa J, Lozano-Soldevilla D, Compte, A. 2021. Pintar el cervell amb impulsos visuals revela records de treball elèctricament actius, no silenciosos. PLoS Biol 19(10):e3001436.

3. Butters N, Pandya D. 1969. Retenció de l'efecte alternatiu retardat de lesions selectives del solc principal. Ciència 165:1271–3.

4.Courtney SM, Ungerleider LG, Keil K, Haxby JV. 1997. Activitat transitòria i sostinguda en un sistema neuronal distribuït per a la memòria de treball. Nature 386:608–11.

5. Foster JJ, Sutterer DW, Serences JT, Vogel EK, Awh E. 2016.La topografia de l'activitat de la banda alfa fa un seguiment del contingut de la memòria de treball espacial. J Neurophysiol 115(1):168–77.

6.Fuster JM, Alexander GE. 1971. Activitat neuronal relacionada amb la memòria a curt termini. Science 173:652–4.

7. Goldman-Rakic ​​PS. 1995. Bases cel·lulars per a la memòria de treball. Neuron 14:447–85.

8. Lewis-Peacock JA, Drysdale AT, Oberauer K, Postle BR. 2012. Evidència neuronal per a una distinció entre la memòria a curt termini i el focus d'atenció. J Cogn Neurosci 24:61–79.

9. Linden DEJ. 2007. Les xarxes de memòria de treball del cervell humà. Neuroscientist 13(3):257–67.

10.Mongillo G, Barak O, Tsodyks M. 2008. Teoria sinàptica de la memòria de treball. Science 319:1543–6.

For more information:1950477648nn@gmail.com