Joe Z. Tsien, "Vi kommer att spela våra minnen på en hårddisk"

Vetenskap Lolan Geijer Februari 6, 2017 0 93
FONT SIZE:
fontsize_dec
fontsize_inc
Joe Z. Tsien,

 Hur många gånger jag har vi hört "Jag får rysningar när jag minns," eller "Påminn mig inte, tack"? Realismen som vi minns våra erfarenheter, vare sig bra eller dåligt, upphör aldrig att förvåna. Tills nyligen trodde man att en återkallelse var resultatet av en enkel linjär sekvens av åtgärder av nervceller. Men studier pekar på en mer komplicerad matematisk formel, en symfoni av kommunikation mellan nervceller.
 Under årtionden har neuroforskare utmaning varit att veta hur minnen registreras i hjärnan. Idag, Dr Joe Z. Tsien, föreståndare för Centrum för system neurobiologi vid universitetet i Boston och kollegor har upptäckt grundläggande mekanism för att extrahera viktig information och hålla den.
 ? Det hela började med ett jobb som vi gjorde på inlärning och minne?, I en telefonintervju från sitt laboratorium förklarar hon. "Under 1999 har vi skapat en genetiskt förbättrad inlärning snabbare och minns längre SuperRatón saker. Det var då jag började undra exakt hur mnemoniska processen".
 Kan vi visualisera aktivitetsmönster av nervceller när ett minne byggs? Och urskilja arrangörs principer som kan dras och registrera viktiga uppgifter om en upplevelse? Men för att besvara dessa frågor måste konstruera bättre utrustning. "Fram till dess var det möjligt att registrera elektriska signaler från hundratals neuroner i vakna apor, men forskare som arbetar med möss har bara kunnat göra det med 20 eller 30 på en gång", skriver han neurobiolog i en artikel som publicerades i Scientific American .
 Snart Tsien och hans laboratorium kollega Longnian Lin utvecklat en registreringsapparat som styr aktiviteten hos ett större antal neuroner hos möss flyttar på din fritid. "Vi har uppnått många små elektroder införda i hjärnan", minns Tsien. Nästa steg var att designa olika stressituationer för gnagare: en jordbävning i miniatyr i en låda, ett fritt fall från en kakburken och attack simulering av en fågel, med en fläkt i lomo- plötsligt. Dessa negativa upplevelser lämnat ett outplånligt avtryck i minnet. "Målet var att använda vad hjärnan verkar göra bäst: spela in minnen av händelser som i grunden påverkar livet", säger Tsien.
 Håll sådana evenemang det kräver samordnade arbetet i ett stort antal celler. Detta underlättar arbetet när det ges med nervceller som aktiveras av erfarenhet och samla in tillräckligt med data för att dechiffrera mönster av organisationer som deltar i processen. Experimenten bestod av att utsätta mössen till sju episoder av varje händelse åtskilda av perioder av vila. Laget registreras den elektriska aktiviteten av cirka 260 nervceller i CA1-regionen i hippocampus, en nyckelminnesbildning hos djur och människor område.
 Med hjälp av en kraftfull matematisk metod, kan projicera ett stort antal dimensioner i detta fall 520: 260 euron aktivitet före och efter en händelse-plats i en tredimensionell graf, fann forskarna att det finns nervceller med beteende mycket tydlig, och att det linjära flödet av signaler mellan varje nervcell är inte tillräckligt för att förklara hur hjärnan skapar och lagrar ett minne. Vad vi fann i stället var att aktiveras i grupper, som de heter neurala gäng? "Neural gäng"?. Särskilt efter en triangulär väg genom hippocampus, upprepade ett mönster i sig var så ofta, som en skola av fisk som rör sig unisont för att undkomma ett rovdjur. Enligt Tsien, "detta visar att informationen spelas in. Vi föreställer oss att successiva repriser för minnet av upplevelsen."
 Hans teori är att var och en av de klick ansvarar för att fånga och lagra flera aspekter i samband med en händelse, från den mest allmänna och abstrakta till det konkreta detaljer. Till exempel i en jordbävning måste vara en grupp asso förbundna på stimulans av rädsla, till ett andra svara till någon ändring av rörelsen, en tredje man som är aktiv med tremor och fjärdedel som känner igen scenen.
 Även om idén att perception och minne representeras av neurala "gäng" är inte ny, har Tsien arbete under förutsättning att de första experimentella data om hur den kodas och beställningsinformation. "Iakttagelserna stöder uppfattningen att den hierarkiska organisation och är en universell princip kategorier inom våra hjärnor", säger neurobiolog. När det gäller minne, möjliggör dessa egenskaper "generera ett nästan obegränsat antal neurala aktiveringsmönster, så många som antalet upplevelser som en organism kan leva."
 Tsien har börjat tillämpa sina resultat för att utforma en ny generation av datorer och avancerade nätverk. För att likställa hjärnan med en dator, forskare översatt neuronala aktiviteter i en binär kod gäng -en system av nollor och ettor där 0 symboliserar det inaktiva tillståndet av nervceller och en aktivitets- att jämföra minnet av flera möss som genomgår samma erfarenhet. Tsien var ett steg längre och utformat ett system som gjorde det neuronala aktiviteten hos gnagare att känna en darrning i en binär sekvens som var öppen en utrymningslucka.
 Dagens datorer inte härma vissa mänskliga färdigheter, såsom att känna igen en skolkamrat, även om 20 år har gått och har vuxit skägg. Men Tsien vågar förutspå en framtid där våra minnen lasta på en hårddisk. Och då kanske datorer utrustade med sofistikerade sensorer och en liknande logisk arkitektur vår hippocampus, slutade slå våra kognitiva färdigheter.
 Som om detta inte vore nog, anser Tsien att "om vi samtidigt kan registrera aktiviteten hos många nervceller, kunde läsa tankar av folket." Om det finns en sådan känslig teknik, kanske du vet, till exempel om en Alzheimers patient kan inte längre tala kan förstå en konversation.
 María Iriondo
(0)
(0)