Neurovědci se rozdělili na to, zda lze z konzervovaného mozku extrahovat vzpomínky

Lze si vzpomínky skutečně číst ze struktury mozku samostatně? Globální průzkum neurovědců odhaluje překvapivou dohodu v některých bodech a ostré rozdělení na jiné s důsledky pro budoucí zachování mozku a emulaci.

Přehled: Z čeho jsou vzpomínky? Průzkum neurovědců na strukturálním základě dlouhodobé paměti. Obrázek kredit: Vitalii Vodolazskyi / Shutterstock

Nedávný článek zveřejněný v časopise PLOS ONE Zkoumali neurovědci, aby vyhodnotili své přesvědčení o tom, jak jsou vzpomínky ukládány.

Vyvolání dlouhodobých vzpomínek umožňuje, aby chování bylo formováno celoživotním zážitkem. Dřívější zkušenosti musí v mozku vytvořit nějakou formu paměti, aby to bylo možné.

Důkazy naznačují, že vzpomínky s dlouhou životností jsou zachovány relativně statickými a stabilními neurofyziologickými aspekty. Kromě toho by se dlouhodobé vzpomínky mohly stahovat i po prodloužené globální nečistotě neuronálních neuronů a depolarizaci, například během hlubokého zatčení cirkulace.

Toto rozlišení zdůrazňuje, že tvorba a vyvolání paměti se spoléhají na různé procesy, přičemž formace je narušená inhibicí syntézy proteinů, ale vzpomíná se do značné míry nedotčené, jakmile jsou vzpomínky stanoveny.

To znamená, že retence dlouhodobých vzpomínek nevyžaduje pokračující globální elektrofyziologickou aktivitu. Neurovědníci navrhli strukturální kandidáty pro fyzický základ dlouhodobé paměti, jako je synaptogeneze, změny synaptické síly, změny neuronální excitability, intracelulární fosforylace, epigenetické modifikace a změny myelizace axonální, stejně jako změny perineuronální čisté a extracelulární modifikace matrice.

Engramy, neurofyziologické substráty odpovědné za dlouhodobou paměť, byly v posledním desetiletí aktivně sledovány. Navzdory technologickému pokroku v umělé manipulaci s engramy a tvrzením o konsensu, že vzpomínky jsou uloženy v souborech synaptických spojení, je rozsah jednomyslnosti v neurofyziologickém základě dlouhodobé paměti nejasný.

Studie a zjištění

V této studii vědci zkoumali neurovědci na strukturálním základě dlouhodobých vzpomínek. Průzkum byl proveden od srpna do října 2024 ve dvou kohortách neurovědců: 1) Výpočetní a systémová neurověda (Cosyne) účastníci s abstraktem uvedeným v konferenčních brožurách mezi 2022 a 2024 a 2) vědci s publikacemi souvisejícími s neurofyziologií paměti, ie, engram experti.

Průzkum zahrnoval 28 otázek napříč šesti doménami: demografie, teoretické důsledky ukládání paměti, strukturální základ dlouhodobých vzpomínek, proveditelnost emulace celého mozku, zachování mozku a známost a pohodlí s tématy diskutovaných. Analýza korelace pořadí hodnotila vztahy mezi reakcemi účastníků na různé otázky. Celkem 312 neurovědců odpovědělo, přibližně tři čtvrtiny dokončily všechny povinné části průzkumu.

Zpočátku se jim zeptali, zda věří, že extrahování informací o konkrétní, netriviální dlouhodobé paměti ze statické mapy synaptické konektivity bylo teoreticky možné. Více než 45% respondentů souhlasilo s tím, že by to bylo možné, ale 32,1% nesouhlasilo. Když bylo předloženo více možností, jaké další informace by mohly být potřebné pro čtení paměti, „měření dynamicky měnící se neuronální aktivity“ byla nejčastější volbou. Mezi další běžné výběry patřily kontextové informace o zkušenostech a mentálních stavech, jakož i smyslový vstup a výstup motoru.

Většina účastníků (70,5%) se dále dohodla, že dlouhodobé vzpomínky jsou udržovány synaptickými silnými stránkami a vzory neuronálního konektivity. Kromě toho byli účastníci požádáni, aby poskytli subjektivní odhady pravděpodobnosti, zda by informace související s pamětí mohly být teoreticky extrahovány z mozků zachovaných pomocí dostupných technik, např. Aldehydově stabilizovanou kryokonzervaci (ASC). Střední subjektivní odhad pravděpodobnosti této otázky byl 41%. Distribuce však byla bimodální, s píky téměř 75% a 10%, což ukazuje, že pohledy byly spíše výrazně rozděleny než seskupeny kolem mediánu.

Víra o fyzickém základě paměti. a) Odpovědi na otázku „Do jaké míry souhlasíte s následujícím tvrzením:„ Vzhledem k vědeckým znalostem předpokládaným v bodě A existovalo, bylo by teoreticky možné přečíst informace odpovídající alespoň jedné konkrétní netriviální paměti ze statického snímku struktury (včetně biomolekul) celého mozku organismu. “ b) Reakce na otázku „Někteří neurovědci navrhli, že zatímco molekulární a subcelulární detaily hrají roli, většina informací pro dlouhodobé vzpomínky je pravděpodobně fyzicky uložena v mozku na úrovni neuronálních konektivity a souborů synaptických sil (např. Poo et al., 2016). Do jaké míry souhlasíte s následujícím tvrzením: „Strukturální základ dlouhodobých vzpomínek primárně spočívá v trvalých změnách v neuronálním konektivitě a souborech synaptických sil, než v molekulárních nebo subcelulárních detailech.“ c) Pohledy účastníků v kritickém měřítku pro kódování paměti v mozku.

Kromě toho byl mediánový odhad pravděpodobnosti 40% pro otázku, zda byla emulace celého mozku teoreticky možná pomocí uchovaného mozku, za předpokladu pouze obecných znalostí elektrofyziologických vlastností neuronálních podtypů. Střední pravděpodobnost se zvýšila na 62% ve scénáři, kde by bylo možné provést aktivní nahrávky před zachováním mozku.

K otázce, do kterého se ptají, do jakého roku by existovala emulace celého mozku pro myš, člověka nebo Caenorhabditis elegansStřední odhad předpověděl, že mozek bude emulován kolem roku 2045 pro C. elegans2065 pro myš a 2125 pro člověka. Vědci zjistili, že názory účastníků se neměnily podle jejich primárního přístupu k neurovědě, tj. Teoretickým, mokrým labům nebo obojím.

Kromě toho úroveň vzdělání účastníků neměla významný účinek. Mezi teoretickými názory respondentů a jejich praktickými předpovědi však existovaly významné vztahy. To znamená, že odhady pravděpodobnosti pro extrakci informací o dlouhodobých vzpomínkách z konzervovaného mozku byly spojeny s teoretickými pohledy účastníků.

Tyto odhady pravděpodobnosti byly robustně korelovány s vírou účastníků v teoretickou možnost extrakce paměti ze statické struktury mozku a možností emulace celého mozku bez dynamických záznamů. Odbornost na ochranu, odborný znalost neurálního modelování nebo odbornost v paměti však nekorelovala s odhady pravděpodobnosti ASC. S věkem byla pozorována malá, ale významná negativní korelace (ρ = −0,23), což naznačuje, že starší účastníci měli tendenci přiřadit nižší pravděpodobnosti úspěšné extrakci paměti z konzervovaných mozků.

Závěry

Stručně řečeno, zjištění vrhají světlo na přesvědčení neurovědní komunity ohledně fyzického základu dlouhodobé paměti. Většina účastníků schválila, že dlouhodobé vzpomínky jsou udržovány spíše synaptickými silnými stránkami a vzory neuronálního konektivity než subcelulární nebo molekulární detaily. Nicméně neexistoval konsenzus, o kterém neurofyziologické měřítko nebo rys je rozhodující pro ukládání paměti.

Objevily se některé hranice, jako je například obecná dohoda, že biomolekulární stavy na atomové úrovni jsou irelevantní, zatímco subcelulární struktury při rozlišení ~ 500 nm by musely být zahrnuty. Mezi těmito stupnicemi však nebylo dosaženo jasného konsensu.

Korelační analýzy dále prokázaly, že přesvědčení o emulaci celého mozku a extrakci paměti byly úzce spojeny, což ukazuje na vnitřní konzistenci mezi teoretickými postoji a praktickými předpovědi.

Celkově mají tato zjištění důsledky pro teoretickou neurovědu a technologický vývoj zaměřený na zachování a extrahování informací souvisejících s pamětí.

Autoři také zaznamenali důležitá omezení, včetně nízké míry odezvy průzkumu, předpokladu ideálních podmínek ochrany a studovaných omezených kohorty. Dále zdůraznili, že potenciální etické a společenské důsledky, jako je mentální soukromí a prodloužení života prostřednictvím emulace mozku, vyžadují pečlivé zvážení.