Architektúra ľudskej pamäte: Insights from Human Single-Neuron Recordings

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Ueli Rutishauser,1,2,3 Leila Reddy,4,5 Florian Mormann,6 a Johannes Sarnthein7,8

1 Neurochirurgické oddelenie, Cedars-Sinai Medical Center, Los Angeles, Kalifornia 90048,

2 Center for Neural Science and Medicine, Department of Biomedical Sciences, Cedars-Sinai Medical Center, Los Angeles, California 90048,

3 Division of Biology and Biological Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125,

4 Université de Toulouse, Centre de Recherche Cerveau et Cognition, Toulouse, 31052, Francúzsko,

5 Centre National de la Recherche Scientifique, Toulouse, 31052, Francúzsko,

6 Oddelenie epileptológie, Univerzitná nemocnica Bonn, 53105 Bonn, Nemecko,

7 Klinik für Neurochirurgie, Universitäts Spital und Universität Zürich, 8091 Zürich, Švajčiarsko a

8 Neuroscience Center Zürich, Universität Zürich und ETH Zürich, 8057 Zürich, Švajčiarsko

Dešifrovanie mechanizmov ľudskej pamäte je ústredným cieľom neurovedy, a to tak z hľadiska základnej biológie pamäte, ako aj z hľadiska jej translačnej relevantnosti. Tu uvádzame niektoré príspevky, ktoré k tomuto cieľu priniesli záznamy z neurónov u ľudí implantovaných elektródami na klinické účely. Záznamy z mediálneho temporálneho laloku, vrátane hipokampu, odhaľujú existenciu dvoch tried buniek: tých, ktoré kódujú vysoko selektívne a invariantné reprezentácie abstraktných konceptov, a pamäťovo selektívnych buniek, ktorých aktivita súvisí so známosťou a epizodickým vyhľadávaním. Poznatky získané z pozorovania týchto buniek u ľudí, ktorí sa správajú, zahŕňajú, že sémantické reprezentácie sa aktivujú pred epizodickými reprezentáciami, že obsah pamäte a sila pamäte sú oddelené a že aktivita oboch typov buniek súvisí so subjektívnym vedomím, ako sa očakáva od substrátu pre deklaratívnu pamäť. . Vizuálne selektívne bunky môžu zostať trvalo aktívne niekoľko sekúnd, čím odhalia bunkový substrát pre pracovnú pamäť u ľudí. Zastrešujúcim poznatkom je, že nervový kód ľudskej pamäte je interpretovateľný na úrovni jedného neurónu. Štúdie intrakraniálneho nahrávania spoločne začínajú odhaľovať aspekty stavebných kameňov ľudskej pamäte na úrovni jednej bunky. Táto práca vytvára most k práci na bunkovej úrovni u zvierat na jednej strane a rozsiahlej literatúre o neinvazívnom zobrazovaní u ľudí na strane druhej. V širšom zmysle je táto práca krokom k podrobnému mechanickému pochopeniu ľudskej pamäte, ktoré je potrebné na vývoj terapií porúch ľudskej pamäte.

Kľúčové slová: jeden neurón; ľudská pamäť; hippocampus; amygdala; entorinálna kôra; epizodická pamäť

výhody púštnej cistanche: zlepšenie pamäti

Úvod

Ako to, že spomínanie na významné autobiografické udalosti vedie k fenomenologickému zážitku „spomínania“ (Tulving, 2002), ktorý je sprevádzaný množstvom pridružených spomienok na to, čo sme v tom čase cítili, čo sme cítili a čo niekto povedal? nám? Jedinečný pohľad na tieto základné otázky sa získal záznamom z jednotlivých neurónov u ľudských pacientov implantovaných elektródami na klinické účely (Engel a kol., 2005; Suthana a Fried, 2012; Johnson a Knight, 2015; Rutishauser, 2019). Táto technika umožňuje vyšetrovateľom pozorovať aktivitu jednotlivých neurónov v oblastiach ľudského mozgu, ktoré sú kritické pre pamäť (Fried et al., 2014), zatiaľ čo pacienti vykonávajú úlohy, pri ktorých uvádzajú svoje subjektívne skúsenosti, napríklad s akou istotou veria zobrazenej tvári. je známy. Táto práca začína odhaľovať stavebné kamene pre ľudskú pamäť (Quiroga, 2012, 2019; Rutishauser, 2019) a tým identifikovať črty organizácie pamäte, ktoré môžu byť jedinečne ľudské a iné, ktoré sú zdieľané s inými druhmi, čím sa vytvára most k širšej literatúry.

Pri opise týchto štúdií tiež zdôrazňujeme užitočnosť správ o správaní. Deklaratívne spomienky sú spomienky, ktorých obsah stúpa do povedomia, takže ich existencia môže byť „deklarovaná“, čo je vlastnosť pamäte, ktorú možno študovať priamo u ľudí. Dôležitosť fenomenologickej skúsenosti získania epizodickej pamäte (tj „mentálne cestovanie v čase“) (Boyer, 2008; Suddendorf et al., 2009) pre ľudské poznanie je dostatočne preukázaná hlbokým účinkom jej straty v dôsledku lézií alebo neurodegeneratívnych poruchy. Záznam z jednotlivých neurónov u ľudí ponúka jedinečnú príležitosť rozlúštiť základné mechanizmy, aby sme nakoniec mohli vyvinúť nové spôsoby liečby týchto obávaných porúch ľudskej mysle.

cistanche zdravotné prínosy: zlepšenie pamäti

Stavebné bloky epizodických spomienok: pamäťovo selektívne bunky

Neuróny v ľudskom MTL signalizujú, či sú stimuly nové alebo známe (Fried a kol., 1997; Rutishauser a kol., 2006, 2008; Viskontas a kol., 2006), čím odhaľujú substrát jedného neurónu pre túto kľúčovú vlastnosť epizodického Pamäť. Podrobná charakteristika týchto neurónov bola hlavným cieľom z niekoľkých dôvodov. Po prvé, daná udalosť sa stane iba raz, čo si vyžaduje rýchlu plasticitu. Po druhé, úspešná detekcia novosti je predpokladom pre kódovanie, čím sa umožňuje, aby signály novosti (Knight, 1996) slúžili ako signály, ktoré indikujú kódovanie. Po tretie, známosť je odstupňovaná: stimul môže byť buď nejasne oboznámený so žiadnymi pridruženými atribútmi, alebo veľmi dobre známy s mnohými pridruženými atribútmi (spomienka). Po štvrté, aby bola spomienka deklaratívna, subjekty musia byť schopné deklarovať prítomnosť alebo neprítomnosť pamäte. Neurónová reakcia súvisiaca s novinkou / známosťou by teda musela predpovedať uvedomenie alebo subjektívnu dôveru, aby bola relevantná pre deklaratívnu pamäť. Jednoneurónové koreláty mnohých z týchto vlastností boli teraz identifikované.

Reakcia pamäťovo selektívnych buniek rozlišuje medzi novými a známymi stimulmi. Takéto bunky boli identifikované v MTL, vrátane hipokampu, amygdaly, entorhinálneho kortexu a parahippokampálneho kortexu. Boli identifikované dva typy pamäťovo selektívnych buniek: nový typ a typ familiárnosti, ktoré zvyšujú ich reakciu v porovnaní so základnou líniou na nové a známe stimuly (obr. 1A). Reakcie týchto buniek sú kompatibilné so štyrmi kritériami uvedenými vyššie. Po prvé, vyjadrujú jednoskúškové učenie (Rutishauser et al., 2006; Kaminski et al., 2018). Po druhé, fázové uzamknutie k theta osciláciám nového typu pamäťovo selektívnych buniek naznačuje kódovanie úspechu alebo zlyhania (Rutishauser et al., 2010). Po tretie, ich odpoveď je odstupňovaná, pričom odpovede sú sprevádzané oboznámenosťou a úspešným získaním súvisiaceho stimulu väčšími ako tie, ktoré sú sprevádzané iba známosťou, ale nie získaním predtým naučenej asociácie (obr. 1D). Tento efekt bol preukázaný tak pri vyvolanom vyvolaní spárovaných položiek (Staresina a kol., 2019; Derner a kol., 2020), ako aj pri pripomenutí priestorového zdroja (Rutishauser a kol., 2008). Po štvrté, odpoveď pamäťovo selektívnych buniek rozlišuje medzi inak identickými správnymi rozhodnutiami, ktoré sa robia buď s vysokou alebo nízkou subjektívnou istotou (obr. 1B) (Rutishauser et al., 2015). Spoločne to ukazuje, že odpoveď pamäťovo selektívnych buniek v ľudskom MTL je pravdepodobne odrazom epizodickej pamäte. Ďalším kľúčovým cieľom je určiť, ako sa počíta signál prenášaný pamäťovo selektívnymi bunkami a kde dochádza k plasticite vyjadrenej týmito bunkami.

Vlastnosti odozvy pamäťovo selektívnych buniek poskytujú obmedzenia na výpočet signálu, ktorý nesú. Po prvé, ich latencia reakcie je dlhá: ich reakcia sa líši medzi novými a známymi stimulmi počnúc; 450 ms po začiatku stimulu. V porovnaní s latenciami odozvy neurónov v senzorickom neokortexe je to pomalé a príliš neskoro na niektoré správanie, ako je základná kategorizácia (Thorpe et al., 1996). Namiesto toho táto dlhá latencia naznačuje, že signál prenášaný pamäťovo selektívnymi bunkami súvisí s deklaratívnou pamäťou, ktorá funguje v pomalšom časovom rámci. Podporujúc tento názor, evokované potenciály zaznamenané pomocou EEG na pokožke hlavy, ktoré súvisia s deklaratívnou pamäťou (napr. N400 alebo neskorá negatívna zložka), sa vyskytujú s podobne dlhými latenciami (Mormann et al., 2005). Po druhé, väčšina neurónov so známymi/novými odpoveďami v MTL nie je naladená na obsah pamäte (obr. 1C).

Okrem kódovania novosti/známosti v rozpoznávacej pamäti boli pozorované pamäťovo selektívne reakcie aj počas navádzaného vyhľadávania v úlohách asociatívnej pamäte (obr. 1D). V tejto úlohe bol identifikovaný typ pamäťovo selektívnej bunky, ktorá signalizovala, či bol stimul spojený s podnetom získaný alebo nie, ale nie aká bola identita získanej položky (Staresina et al., 2019). Celkovým záverom z týchto záznamov je, že ľudský MTL obsahuje ortogonálny kód pre obsah pamäte a známosť (Rutishauser a kol., 2015; Staresina a kol., 2019; Derner a kol., 2020).

cistanche kapsuly: zlepšenie pamäte

Stavebné bloky epizodických spomienok: sémanticky invariantné pojmové bunky

Reakcia mnohých neurónov v ľudskej amygdale, hipokampe, entorinálnom kortexe a parahipokampálnom kortexe súvisí s vizuálnou interpretáciou podnetov na vysokej úrovni. Bolo objavené kontinuum takýchto buniek (pozri napríklad obr. 2A–C), od relatívne široko ladených buniek kategórie až po riedko ladené bunky signalizujúce sémantické koncepty, až po bunky s veľmi riedkymi a nemennými konceptmi, ktoré reagujú kedykoľvek obrázok zobrazuje konkrétneho jednotlivca. Takéto bunky spoločne označujeme ako „vizuálne selektívne“, ale to neznamená, že tieto bunky nereagujú aj na iné modality (Quiroga et al., 2009). Najširšie vyladeným typom vizuálne selektívnych buniek sú neuróny kategórie (obr. 2C), ktoré reagujú vždy, keď sa zobrazí obraz patriaci do konkrétnej širokej vizuálnej kategórie (Kreiman et al., 2000). Príkladmi kategórií neurónov sú neuróny reagujúce na tváre (Minxha a kol., 2017), zvieratá (Mormann a kol., 2011), vonkajšie scény (Mormann a kol., 2017), ovocie (Minxha a kol., 2020) a rôzne ďalšie kategórie objektov (Reber et al., 2019). Reakcia buniek kategórie je necitlivá na to, či je stimul nový alebo známy, ako aj na to, či bol stimul získaný s vysokou alebo nízkou istotou (Rutishauser et al., 2015); to nevylučuje krátkodobú supresiu opakovania (Pedreira et al., 2010; Minxha et al., 2020). Druhým extrémom selektivity a invariantnosti sú „koncepčné bunky“, ktoré sa stanú aktívnymi iba vtedy, keď sa ukáže konkrétny koncept na vysokej úrovni (Quiroga et al., 2005). Takéto bunky sa môžu vyvíjať relatívne rýchlo, ako dokazujú bunky, ktoré reagujú na experimentátorov, ktorí predtým neboli pre subjekt neznámi (obr. 2B). Väčšina koncepčných buniek reaguje na koncepty osobne známe osobe, od ktorej bol neurón zaznamenaný (Viskontas et al., 2009). Zatiaľ čo odpoveď koncepčných buniek je riedka, tieto bunky nie sú zriedkavé: odhaduje sa, že 2–5 miliónov MTL buniek reaguje na daný koncept (Waydo et al., 2006).

Odozva zrakovo selektívnych buniek naznačuje, či daný stimul vstúpil do vedomého povedomia subjektu, ako sa uvádza v subjektívnej správe (Kreiman a kol., 2002; Quiroga a kol., 2008, 2014; Rey a kol., 2014; Reber a kol., 2017). Čím viac vpredu v MTL sa nachádza koncepčná bunka, tým je pravdepodobnejšie, že sa jej aktivita kryje s uvedomením (Reber a kol., 2017; Fu a Rutishauser, 2018). Názor, že reakcie vizuálne selektívnych buniek súvisia s aktuálnym obsahom uvedomenia, je navyše podporený zistením, že v hustých scénach bunky kategórie signalizujú kategorickú identitu aktuálne navštevovaného stimulu, čo je zistenie, ktoré platí pre zjavné aj skryté pozornosť (Minxha et al., 2017). Vizuálne selektívne bunky sa teda javia ako vhodné na kódovanie deklaratívnych spomienok, čo sú spomienky, ktoré sa dostali do povedomia

Čas, ktorý uplynie medzi začiatkom stimulu a rozdielnou odpoveďou vizuálne selektívnych buniek, je 300 ms (Mormann et al., 2008; Rutishauser et al., 2015). Latencia, kým jednotlivá bunka nezačne reagovať, je nepriamo úmerná jej selektivite, pričom selektívnejšie reakcie sa vyskytujú neskôr (Mormann et al., 2008). Toto je neskoro v porovnaní s odpoveďami v senzorických oblastiach meraných pomocou podobných techník (Self et al., 2016), ale skôr ako v prípade pamäťovo selektívnych buniek (diskutované vyššie). Táto dlhá latencia je tiež to, čo sa očakáva od stimulu, ktorý sa dostal do povedomia (Mashour a kol., 2020) a je v súlade so známymi latenciami odozvy ERP súvisiacich s pamäťou (Mormann a kol., 2005).

Tieto údaje viedli k hypotéze, že vizuálne selektívne bunky predstavujú sémantické spomienky (Rutishauser, 2019), ktoré sú zase stavebnými kameňmi epizodických spomienok (Quiroga, 2012). Ďalší dôkaz pre tento návrh poskytuje analýza na úrovni populácie veľkého súboru jednotlivých neurónov (Reber et al., 2019). Táto analýza odhalila, že reakcia vizuálne selektívnych buniek zovšeobecnila medzi inštanciami daného sémantického konceptu. Zatiaľ čo niektoré sémantické pojmy reprezentované bunkami boli relatívne široké („potravinové položky“), iné boli užšie („syr“, pozri obr. 2A). Skutočne, či daná bunka reaguje na daný stimul alebo nie, sa dá s vysokou presnosťou predpovedať zo sémantickej značky stimulu (obr. 2A). Je pozoruhodné, že odpoveď buniek nebola „všetko alebo nič“. Odpoveď bola najlepšie opísaná ako krivka ladenia v sémantickom priestore s odstupňovanými odpoveďami na rôzne inštancie (podnety) z danej sémantickej kategórie (napr. bunka, ktorá reaguje inou veľkosťou na obrázok šortiek a červenej bundy; viď. Obr. 2A, horný rad). Toto je kritický nový pohľad, ktorý podporuje hypotézu, že vizuálne selektívne bunky predstavujú sémantické spomienky a ako také sú základnou súčasťou engramu. Tento názor však spochybňujú dve nedávne štúdie opisujúce reakcie koncepčných neurónov na rôzne osobné identity ako binárne, a nie stupňovité (Rey et al., 2018, 2020). Budúca práca je potrebná na dešifrovanie lepšieho pochopenia režimov, v rámci ktorých možno vizuálne selektívne bunkové reakcie považovať za binárne verzus odstupňované, najmä či tieto tvoria funkčne odlišné podskupiny buniek a či tieto dva typy buniek majú rozdielnu úlohu v deklaratívnom Pamäť.

zlepšiť pamäť: doplnok cistanche tubulosa

Kódovanie asociácií

Pamäť spája rôzne aspekty skúseností. Epizodická spomienka môže byť napríklad to, že som stretol osobu X na mieste Y v čase Z. Vizuálne selektívne bunky samy osebe predstavujú kódovanie asociácií: ak sú dva stimuly koncepčne príbuzné, aktivujú tú istú bunku (tj všetky stimuly, ktoré patria na rovnaký sémantický pojem). Táto vlastnosť platí aj pre riedko ladené bunky: keď takáto bunka reaguje na niekoľko zdanlivo nesúvisiacich podnetov (napr. dvaja rôzni basketbalisti hrajúci v rovnakom tíme), tieto podnety spolu skutočne koncepčne súvisia, ako to odhalila analýza toho, ako často dva sémantické pojmy sa vyskytujú súčasne (De Falco et al., 2016). Toto rozšírenie ladenia je možné vyvolať experimentálne: opakované párovanie responzívneho a neresponzívneho konceptu vedie k rozšíreniu ladenia individuálnej bunky, ktorá v dôsledku učenia začne reagovať aj na koncept nevyvolávajúci odozvu (Ison a kol., 2015). Asociatívne kódovanie bolo pozorované aj v časovej doméne: ak sa subjekt dozvie, že za obrázkom Konceptu X vždy nasleduje obrázok Konceptu Y, bunka reagujúca na Y začne páliť už v období oneskorenia pred tým, ako sa objaví Obrázok Y (Reddy a kol. ., 2015). Je potrebné poznamenať, že časový rozsah plasticity vo vyššie uvedených údajoch je relatívne dlhý (niekoľko pokusov). Tieto zmeny sa teda vyskytujú v časovom meradle, ktoré sa očakáva od sémantických, ale nie epizodických spomienok, ktoré sa spoliehajú na jednoskúškové učenie. Tieto údaje spolu ukazujú, že reprezentácie tvorené vizuálne selektívnymi bunkami sú plastické, ako sa očakáva od sémantickej reprezentácie, ktorá podporuje epizodickú pamäť.

Druhá forma asociatívnej pamäte, ktorá bola študovaná, je navádzanie: po naučení sa párov (napr. párov tvár-meno) sa zobrazí jedna z položiek (tj tvár) a subjekt sa pokúsi získať spárovaný podnet (tj. názov). Záznamy v entorinálnom kortexe (Staresina et al., 2019) odhaľujú bunky, ktoré signalizujú obsah získaného stimulu (názov vo vyššie uvedenom príklade) (obr. 2D, E). Obnovenie obsahu pamäte získaného po zobrazení podnetu je dostatočne silné, aby umožnilo dekódovanie obnovenej pamäte. Skoršia práca skutočne odhalila, že obnovenie presahuje neuróny špecificky naladené na obnovený obsah pamäte: nervový stav ("neurálny kontext"), ktorý bol prítomný v čase kódovania, má tendenciu byť obnovený počas úspešného zapamätania (Jang et al., 2017). Folkerts a kol., 2018. Spoločne tento súbor prác odhaľuje korelát obnovenia jedného neurónu, čím poskytuje empirický základ pre kľúčovú teóriu o tom, ako je organizovaná epizodická pamäť (Howard a kol., 2005; Polyn a kol., 2009).

Trvalá aktivita ako mechanizmus pracovnej pamäte (WM)

Niektoré MTL bunky môžu zostať trvalo aktívne niekoľko sekúnd, zatiaľ čo subjekty aktívne držia preferovaný stimul bunky vo WM, čo je zistenie, ktoré prvýkrát hlásili v roku 2017 nezávisle dve skupiny (Kaminski a kol., 2017; Kornblith a kol., 2017). Dekódovanie z takýchto trvalo aktívnych buniek umožňuje dekódovanie obsahu WM (Kaminski et al., 2020). Aktivita buniek tiež klesá ako funkcia pamäťovej záťaže, ako sa očakáva od reprezentácie krátkodobej pamäte (Kaminski et al., 2017) a ich sila odozvy predpovedá, či bude pamäť neskôr úspešne získaná (Kornblith et al. ., 2017). Tento vzor aktivácie sa líši od vzoru pozorovaného v typickom experimente, v ktorom tieto bunky vykazujú prechodnú aktiváciu trvajúcu 500 ms po začiatku stimulu. Počas úloh WM si trvalo aktívne vizuálne selektívne bunky zachovávajú svoju selektivitu a preferenciu, takže stimul, ku ktorému sú selektívne počas prezentácie stimulu, zostáva niekoľko sekúnd rovnaký počas údržby, keď nie je zobrazený žiadny obrázok (obr. 3A-C). Približne 50 percent koncepčných buniek vykazuje takúto nepretržitú obsahovo selektívnu aktiváciu. Druhý typ trvalo aktívnych buniek bol objavený v hipokampe: bunky, ktorých pretrvávajúca aktivita sa zvyšuje ako funkcia záťaže, ale ktoré inak nie sú obsahovo selektívne (obr. 3D). Spoločne tieto štúdie odhaľujú, že substrát pre dlhodobé spomienky môže tiež podporovať WM. V širšom zmysle táto práca odhaľuje bunkový substrát pre ľudský WM: substrát trvalo aktívnych buniek. Elektrofyziologické vlastnosti týchto ľudských buniek sa zdajú byť podobné tým, ktoré boli zaznamenané od prvých takýchto štúdií na prednom laloku makaka (Fuster a Alexander, 1971) alebo nedávno na MTL hlodavcov (Masuda et al., 2020), až na to, že tu je ich ladenie sémantické koncepty na vysokej úrovni a nie priestorové umiestnenia.

Mohlo by sa zdať paradoxné, že bunky v ľudskom MTL by podporovali WM, pretože MTL nie je pre WM nevyhnutne potrebná. Aj keď to platí pre mnohé úlohy (Squire et al., 2004), za náročnejších okolností, ako je rušenie od distraktorov alebo vysoká pamäťová záťaž, ľudia s MTL léziami vykazujú deficity WM (Jeneson a Squire, 2012). Okrem toho existujú dôkazy, že MTL môže podporovať udržiavanie vizuopriestorových vzťahov medzi objektmi na dostatočnej úrovni presnosti vo WM (Alvarez a Cavanagh, 2004). Dôkaz o úlohe MTL pri udržiavaní WM možno vidieť aj na úrovni potenciálu poľa: tak trvalá aktivita theta-pásu v MTL, ako aj interakcie PFC-MTL sprostredkované theta sú prominentné v MTL počas údržby WM (Johnson et al. , 2018). Na základe toho predpokladáme, že trvalo aktívne MTL bunky u ľudí podporujú WM za týchto náročnejších okolností, v ktorých čisto zmyslové reprezentácie už nestačia na udržanie pamäti. Spojenie vizuálne selektívnej bunkovej aktivity MTL s vedomým uvedomením umožňuje ďalšiu hypotézu: že tieto bunky predstavujú obsah WM, ktorý je v súčasnosti aktívny vo vnímaní, aktívnu formu WM, o ktorej sa už dlho uznáva, že je odlišná od iných foriem WM, ako napr. aktivovaná dlhodobá pamäť v teoretických modeloch WM (Cowan, 1988; Kaminski a Rutishauser, 2020). Zatiaľ čo mnohé aspekty tohto vzťahu je potrebné preskúmať, táto identifikácia bunkového substrátu WM, ktorý je sémanticky selektívny, ponúka veľa príležitostí na priame testovanie a vylepšovanie týchto dôležitých kognitívnych modelov.

extrakt z cistanche tubulosa

Od spomienok k rozhodnutiam

Ako sa reprezentácie spomienok v MTL používajú na rozhodovanie? Neuroimaging odhaľuje niekoľko kortikálnych oblastí, ktoré môžu niesť signály voľby súvisiace s pamäťou (Simons a Spiers, 2003; Rugg a Vilberg, 2013), vrátane mediálneho frontálneho kortexu (MFC) a ľavého zadného parietálneho kortexu (Wagner et al., 2005); zameriavame sa tu na MFC (výsledky o PPC nájdete v Rutishauser et al., 2018). U hlodavcov prijíma MFC monosynaptické spojenia z hipokampálnych neurónov a tieto spojenia sú kauzálne relevantné pre rozhodovanie na základe pamäte počas priestorovej navigácie (Spellman a kol., 2015; Tamura a kol., 2017).

Neuróny v ľudskej preddoplnkovej motorickej oblasti a dorzálny ACC signalizujú rozhodnutia o tom, či je stimul nový alebo známy v úlohe rozpoznávania pamäte (Minxha et al., 2020), čo je úloha odlišná od tradične študovanej úlohy MFC v kognitívnej kontrole. a monitorovanie výkonnosti (Fu et al., 2019). Neuróny signalizovali tieto rozhodnutia v abstraktnom formáte bez ohľadu na modalitu motorického výstupu, čo naznačuje, že ich odpoveď je skôr odrazom reprezentácie abstraktnej voľby než motorických akcií. Neuróny, ktoré signalizovali rozhodnutia založené na pamäti, boli do značnej miery odlišné od tých, ktoré signalizovali rozhodnutia o vnímaní. Neuróny nesúce signály voľby založené na pamäti tiež flexibilne upravovali svoje fázové uzamknutie pomocou hipokampálnych oscilácií theta: zvýšili svoje fázové uzamknutie iba vtedy, keď rozhodnutie vyžadovalo prístup k pamäti. Nakoniec, bunky výberu založené na pamäti signalizujú rozhodnutie o pamäti skôr ako o pamäti samotnej: v prípade chýb aktivita buniek predpovedala výber subjektu bez ohľadu na to, či bol pravdivý alebo nepravdivý. Spoločne táto práca odhaľuje mechanizmus, ktorým kortikálne rozhodovacie procesy flexibilne interagujú s MTL.

Outlook: nová technológia na zaznamenávanie ľudských neurónov?

Vyššie diskutované záznamy sa spoliehajú na hybridné elektródy (Cash a Hochberg, 2015), ktoré umožňujú záznam z mikrodrôtov u pacientov s epilepsiou, ktorí podstupujú umiestnenie hĺbkových elektród na lokalizáciu ich záchvatového zamerania (Babb et al., 1973). Väčšina štúdií využíva varianty Behnke-Friedovej elektródy (Fried et al., 1999), ktorá sa rutinne používa už mnoho rokov. Táto elektróda pozostáva z 8 alebo 9 mikrodrôtov vyčnievajúcich z hrotu hĺbkovej elektródy. Tieto drôty opúšťajú nosič nekontrolovaným spôsobom, čím bránia ich použitiu ako tetrody na zlepšenie triedenia hrotov alebo na výpočet hustoty zdroja prúdu. Pozoruhodným vývojom v tomto smere sú tetrody u ľudí (Despouy et al., 2020), ktoré sľubujú zlepšený výnos a kvalitu izolácie. Ďalším kľúčovým míľnikom bude prispôsobenie a bezpečné nasadenie novších metód záznamu s vysokou hustotou, ktoré umožnia súčasne zaznamenávať zo stoviek alebo tisícok neurónov (Juavinett et al., 2019). Uskutočnenie tohto významného kroku je kľúčovou výzvou pre túto oblasť, pretože je potrebné vyvinúť značné úsilie na preukázanie bezpečnosti tejto technológie pre ľudské použitie.

Na záver sme v tomto prehľade diskutovali o dvoch širokých triedach buniek v ľudskom MTL: tých, ktoré selektívne reagujú na špecifické podskupiny stimulov, a tých, ktoré rozlišujú medzi rôznymi aspektmi pamäte. Druhá skupina nie je obsahovo selektívna: signalizujú napríklad, či je stimul nový alebo známy, alebo či bol alebo nebol nájdený súvisiaci atribút. Aktivita týchto buniek sa mení po jedinej expozícii a predpovedá aspekty deklarovaných subjektívnych ľudských skúseností, ako je sebadôvera a zážitok zo spomínania. V modeloch deklaratívnej pamäte (Yonelinas, 2001; Wixted, 2007) sú bežným predpokladom rozhodovacie premenné, ktoré signalizujú „silu pamäte“, ktoré sú inak bez obsahu. Signály prenášané pamäťovo selektívnymi bunkami v MTL zdieľajú mnohé z vlastností predpovedaných takýmito modelmi, čím umožňujú úzku interakciu medzi teóriou a experimentmi na úrovni obvodu.

Sú vizuálne selektívne bunky v ľudskom MTL akousi „miestnou bunkou“ (ako sa nachádza u hlodavcov) v kognitívnom priestore tvorenom našimi sémantickými spomienkami (Lisman et al., 2017)? Aj keď existuje veľa nápadných podobností (podrobnosti pozri Quiroga, 2012), existujú aj výrazné rozdiely, ktoré túto analógiu spochybňujú. Pozoruhodnou črtou vizuálne selektívnych buniek u ľudí je ich kontextová nezávislosť, vrátane toho, že sú aktívne počas úplne prvého vystavenia novým stimulom. To je na rozdiel od miestnych buniek u hlodavcov a primátov (okrem človeka), ktoré sú vysoko závislé od kontextu a správania (Anderson a Jeffery, 2003; Courellis a kol., 2019). Napríklad odpálenie buniek závisí od smeru pohybu a úpravy prostredia alebo cieľov úlohy môžu viesť k úplnému premapovaniu. Aj keď si táto otázka vyžaduje systematickejšiu štúdiu, medzi vlastnosťami týchto dvoch typov buniek existujú kritické rozdiely.

Štúdie fMRI celého mozgu odhalili pozoruhodné vzorce sémantického ladenia, ktoré dláždi ľudskú kôru (Huth et al., 2016). Tieto vzory sú viditeľné na rôznych úrovniach sémantickej abstrakcie, čo pripomína, ako vizuálne selektívne bunky reagujú na sémantické koncepty. Zaujímavou otvorenou otázkou je, či tieto dve zistenia, uskutočnené na veľmi odlišných mierkach pozorovania, sú vyjadrením rovnakých javov. Je potrebná budúca práca, aby sa zistilo, či skúšky, na ktoré reaguje sémanticky ladená bunka v MTL, sú rovnaké ako tie, pri ktorých sa aktivujú zodpovedajúce časti kôry, ako bolo hodnotené pomocou fMRI. Ak áno, môže to naznačovať, že bunky VS v MTL, ktoré sú sémanticky vyladené, sú bunky, ktoré „indexujú“ alebo „ukazujú“ na kortikálne vzorce aktivity, ktoré predstavujú obsah pamäte, čo je spôsob hipokampálnej operácie, o ktorej sa dlho teoretizovalo (Teyler a Rudy, 2007). .

Nakoniec je nevyhnutné zdôrazniť, že bez práce vykonanej na zvieracích modeloch by sa vzácne a vybrané príležitosti na invazívne zaznamenávanie od ľudí (ktoré viedli ku všetkým tu diskutovaným výsledkom) nemohli zmysluplne využiť. Tieto dva prístupy sa skutočne dopĺňajú: kľúčovou úlohou invazívnych experimentov na ľuďoch je vytvoriť most medzi druhmi stanovením relevantnosti určitých javov pre ľudskú pamäť, správanie a choroby. V dôsledku takýchto väzieb sa potom môžu identifikované mechanizmy podrobne investovať na molekulárnej a bunkovej úrovni do modelových zvierat (Kandel et al., 2014) spôsobmi, ktoré sú u ľudí nemožné alebo neetické, no zároveň sú priameho významu z dôvodu zavedených väzieb medzi druhmi.

kúpiť cistanche: doplnky cistanche