Vyvážené excitační a inhibiční neurony pomáhají mozkovým sítím ukládat a zpracovávat vzpomínky

Vědci FMI poskytli nové poznatky o tom, jak mozek organizuje a zpracovává vzpomínky, díky a studie To se zaměřuje na rovnováhu mezi excitačními a inhibičními neurony. Příspěvek je publikován v časopise elife.

Předpokládalo se, že paměťové sítě spoléhají na stabilní vzorce aktivity, aby reprezentovaly informace, ale nová zjištění naznačují, že některé oblasti mozku fungují dynamičtěji a využívají vyvážené interakce mezi excitačním a Inhibiční neurony pro ukládání paměti.

Velkou otázkou v neurovědě je, jak se mozku dokáže ukládat a zpracovávat vzpomínky stabilním, ale flexibilním způsobem, zejména při řešení složitých nebo překrývajících se informací. Je známo, že excitační (E) a inhibiční neurony pracují v takzvaných sestavách E/I, ale jak tyto sestavy stabilizují ukládání paměti a usnadňují učení, zůstalo nejasné.

K vyřešení této otázky se tým neurovědců FMI vyvinul a výpočetní model Na základě aktivity oblasti mozku v zebrafishu, která je zapojena do paměti zápachu. Tato část mozku je podobná regionům u savců, o nichž se předpokládá, že budují abstraktní mentální mapy světa.

Na rozdíl od předchozích modelů, které zmeškaly přesnou rovnováhu mezi signály, které excitují, a ty, které inhibují aktivita mozkuJejich model zachycuje klíčové rysy toho, jak mozek skutečně funguje, včetně aktivity, která se zdá být na první pohled náhodná, ale ukázalo se, že je stabilní a konzistentní, když se na něj podíváme.

„Vyladění rovnováhy mezi excitačními a inhibičními neurony můžeme vytvořit síť, která je stabilní i flexibilní, což jí umožňuje zpracovat Smyslové informace“říká spoluautor studie Friedemann Zenke, vedoucí skupiny na FMI.

Vědci dále zkoumali, jak tyto sestavy E/I ovlivňují úkoly, jako je klasifikace pachů.

Zjištění ukazují, že sítě s jemně vyladěnými interakcemi E/I fungovaly lépe než sítě se sestavami, které nejsou vyvážené. Sítě s vyváženým poměrem E/I také vykazovaly větší stabilitu, když byly zavedeny nové vzpomínky.

„Ukázali jsme, že tyto sítě dokážou řídit složité úkoly, aniž by se staly nestabilními, i když se přidávají překrývající se vzpomínky,“ říká spoluautor studie Rainer Friedrich, vedoucí skupiny FMI.

„To naznačuje, že sestavy E/I pomáhají nejen ukládat vzpomínky, ale mohou také podporovat učení.“

Práce přispívá k pochopení toho, jak mozek zpracovává a ukládá smyslové informace a vyvolává důležité otázky pro budoucí studie, zejména v pochopení toho, jak se tyto principy mohou vztahovat na jiné oblasti mozku zapojený do paměť a učení.