Dolgotrajne vrste spomina, nevronske baze in motnje

The dolgoročni spomin (MLP) je zelo trpežna spominska shramba z navidezno neomejeno zmogljivostjo. Dolgoročni spomin lahko traja od nekaj ur do več let.

Spomini, ki dosegajo kratkoročni spomin, lahko postanejo dolgoročni spomini skozi proces, imenovan "konsolidacija". Vključuje ponavljanje, pomembna združenja in čustva.

Glede na te dejavnike so lahko spomini močnejši (vaš datum rojstva) ali šibkejši ali težji za obnovo (koncept, ki ste se ga učili pred leti v šoli).

Na splošno je kratkoročni spomin bolj akustičen in vizualen. Medtem ko so v dolgoročnem spominu informacije kodirane, predvsem vizualno in semantično (bolj povezane z asociacijami in pomeni).

Kar zadeva fiziološko ravnino, dolgoročni spomin vključuje proces fizičnih sprememb v strukturah in povezavah nevronov, celic naših možganov.

Postopek je znan kot dolgoročno opolnomočenje (PLP). In to pomeni, da ko se nekaj naučimo, se ustvarijo, spremenijo, okrepijo ali oslabijo novi nevronski krogi. To pomeni, da obstaja nevronska reorganizacija, ki nam omogoča shranjevanje novega znanja v naših možganih. Na ta način se naši možgani nenehno spreminjajo.

Hipokampus je možganska struktura, kjer se informacije začasno shranjujejo in služi za utrditev spominov od kratkoročnega shranjevanja do dolgoročnega shranjevanja. Menijo, da lahko sodeluje pri modulaciji nevronskih povezav za obdobja več kot 3 mesece po prvem učenju.

Hipokampus ima povezave z več možganskimi področji. Zdi se, da se za spomine, ki jih lahko pritrdimo v naših možganih, hipokampus prenaša informacije na kortikalna območja, kjer so shranjena na trajni način..

Očitno bi bilo, če bi bile te možganske strukture na kakršenkoli način poškodovane, okrnjena neka oblika dolgoročnega spomina. To se dogaja pri bolnikih z amnezo.

Tudi, odvisno od območja poškodovanega možganov, bi bile prizadete nekatere vrste spomina ali spomini, drugi pa ne. Vrste obstoječega pomnilnika so opisane spodaj.

Po drugi strani, ko nekaj pozabimo, se zgodi, da so sinaptične povezave, odgovorne za to znanje, oslabljene. Čeprav se lahko zgodi tudi, da se aktivira nova nevronska mreža, ki prekriva prejšnjo, kar povzroča motnje.

Zato se razpravlja o tem, ali bomo dokončno izbrisali informacije v našem spominu ali ne. Lahko se zgodi, da se shranjeni podatki nikoli popolnoma ne odstranijo iz našega dolgoročnega spomina, ampak da postane težje obnoviti.

Zgodovina dolgoročnega spomina

Prvi poskusi preučevanja spomina so temeljili na filozofskih metodah. Ti so zajemali opazovanje, logiko, razmislek itd..

V devetnajstem stoletju so z znanstveno metodo začeli eksperimentalno preučevati spomin. Tako se je Ebbinghaus osredotočil na proučevanje človeškega spomina, Lashley pa je prvič analiziral živalsko spomin.

Že leta 1894 je Santiago Ramón y Cajal s histološkimi pripravki predvideval, da učenje povzroča strukturne spremembe v našem živčnem sistemu..

Medtem ko je leta 1949 še ena temeljna osebnost, Donald Hebb, izjavil, da učenje temelji na mehanizmih sinaptične plastičnosti. To pomeni, da se sinaptične povezave spreminjajo z dolgoročnim spominom.

Vzporedno s tem sta slavna vedenjska vedenja Pavlov, Skinner, Thorndike in Watson postavila osnove asociativnega učenja: klasično in operantsko učenje.

Model, ki se uporablja za razlago delovanja spomina, je model Atkinsona in Shiffrina (1968)..

Pokazali so, da informacije prejmejo skozi čute (vid, vonj, sluh, dotik ...), vstopajo v senzorično trgovino, nato pride v drugo skladišče, znano kot kratkoročni spomin (MCP), ki ima omejeno trajanje in zmogljivost.

Nekatere informacije iz kratkoročnega spomina lahko preidejo v naslednjo shrambo, dolgoročni spomin. Obdrži in obdela predhodno izbrane informacije. Njena zmogljivost je praktično neomejena.

Nevropsihološke študije so bile temeljne tudi pri bolnikih z lezijami v temporalnih režah, pri čemer so našli možno lokacijo spomina v možganih. Zelo znan primer je bolnik Henry Molaison (H.M.). Bolniku so odstranili medialne časovne mešičke, del hipokampusa in amigdalo za zdravljenje njihove epilepsije. Po operaciji pa so odkrili, da ne more shraniti novih informacij v svoj dolgoročni spomin.

Zahvaljujoč živalskim modelom je bilo mogoče prikazati živčne kroge, ki sodelujejo pri učenju. Kot tudi različne molekularne mehanizme, ki obstajajo v kratkoročnem in dolgoročnem spominu.

Eric Kandel je leta 2000 prejel Nobelovo nagrado za študij pri Aplysia Californica. Ta morski polž je razkril veliko o živčnih vezjih in strukturnih spremembah v spominu. To je vsekakor potrdilo Cajalove hipoteze.

Raziskovalci trenutno uporabljajo zdrave in bolne bolnike, da bi izvedeli več o mehanizmih spomina (Carrillo Mora, 2010)..

Vrste dolgoročnega spomina

Obstajata dve vrsti dolgoročnega spomina, eksplicitni ali deklarativni ter implicitni ali nedeklarativni.

Deklarativni ali eksplicitni pomnilnik

Deklarativni spomin obsega vse znanje, ki ga je mogoče zavestno evocirati. To se lahko verbalizira ali posreduje na enostaven način drugemu posamezniku.

Zdi se, da se v naših možganih trgovina nahaja v medialnem časovnem režnju.

V tem podtipu spomina je pomenski spomin in epizodični spomin.

Semantični spomin se nanaša na pomen besed, na funkcije objektov in na drugo znanje o okolju.

Epizodični spomin pa je tisti, ki hrani pomembne ali čustveno pomembne izkušnje, izkušnje in dogodke našega življenja. Zato se imenuje tudi avtobiografski spomin.

Nedeklarativni ali implicitni pomnilnik

Ta vrsta spomina, kot lahko sklepate, je nezavedno in brez mentalnih naporov. Vsebuje informacije, ki jih ni mogoče zlahka verbalizirati in jih je mogoče naučiti nezavedno in celo nehote.

V tej kategoriji je proceduralni ali instrumentalni spomin, ki vključuje spomin na sposobnosti in navade. Nekateri primeri bi bili igranje instrumenta, vožnja s kolesom, vožnja ali kuhanje. Gre za dejavnosti, ki so se izvajale veliko in so zato avtomatizirane.

Del naših možganov, ki je odgovoren za shranjevanje teh veščin, je striated core. Poleg bazalnih ganglij in malih možganov.

Nedeklarativni spomin zajema tudi učenje z združevanjem (npr. Povezovanje določene melodije z mestom ali povezovanje bolnišnice z neprijetnimi občutki)..

Gre za klasično kondicioniranje in kondicioniranje. Prvi povzroča dva dogodka, ki sta se večkrat zdela skupaj ali pogojena.

Medtem ko drugi vključuje učenje, da ima določeno vedenje pozitivne posledice (in zato se bo ponovilo), in da druga vedenja povzročajo negativne posledice (in da se jim bo izognilo).

Odzivi, ki imajo čustvene komponente, so shranjeni na območju možganov, imenovanem amigdaloidno jedro. Nasprotno pa se odgovori, ki vključujejo skeletne mišice, nahajajo v možganih.

Implicitno ne-asociativno učenje, kot je navajanje in zavedanje, je shranjeno tudi v implicitnem spominu v refleksih..

Nevronske baze

Za doseganje dolgoročnega spomina je potrebno pripraviti vrsto nevrokemičnih ali morfoloških sprememb v možganih..

Dokazano je bilo, da se spomin shrani prek več sinaps (povezav med nevroni). Ko se nekaj naučimo, so nekatere sinapse okrepljene.

Po drugi strani pa, ko jo pozabimo, postanejo šibki. Zato so naši možgani v nenehnem spreminjanju pridobivanja novih informacij in zavračanja tistega, ki ni uporaben. Te izgube ali koristi sinapse vplivajo na naše vedenje.

Ta povezljivost se skozi življenje preoblikuje z mehanizmi usposabljanja, stabilizacije in sinaptične odprave. Skratka, obstajajo strukturne reorganizacije v nevronskih povezavah.

V raziskavah pri bolnikih z amnezo je bilo dokazano, da so kratkoročni in dolgoročni spomini v različnih trgovinah z različnimi nevronskimi substrati..

Dolgoročna opolnomočenja

Kot smo odkrili, ko smo v kontekstu učenja, obstaja večja sproščenost glutamata.

To povzroči aktivacijo določenih receptorskih družin, kar povzroči vstop kalcija v vključene živčne celice. Kalcij prodre predvsem skozi receptor, imenovan NMDA.

Ko se v celici kopiči tako velika količina kalcija, ki presega prag, se sproži tako imenovano "dolgoročno povečanje". Kar pomeni, da poteka trajnejše učenje.

Ti nivoji kalcija sprožijo aktivacijo različnih kinaz: beljakovinske kinaze C (PKC), kalmodulin kinaze (CaMKII), kinaze, aktivirane z mitogeni (MAPK), in tirozin kinaze..

Vsak od njih ima različne funkcije, ki sprožijo mehanizme fosforilacije. Na primer, kalmodulin kinaza (CaMKII) prispeva k vstavitvi novih receptorjev AMPA v postsinaptično membrano. To ustvarja večjo moč in stabilnost sinaps, kar ohranja učenje.

CaMKII povzroča tudi spremembe v citoskeletu nevronov, ki vplivajo na aktivno snov. Posledica tega je povečanje velikosti dendritične hrbtenice, ki je povezana z bolj stabilno in trajno sinapso.

Po drugi strani pa protein-kinaza C (PKC) vzpostavlja vezne mostove med presinaptičnimi in postsinaptičnimi celicami (Cadherin-N), kar povzroči stabilnejšo povezavo..

Poleg tega bodo sodelovali geni za zgodnje izražanje, ki sodelujejo pri sintezi beljakovin. MAPK pot (mitogene aktivirane kinaze) uravnava genetsko transkripcijo. To bi vodilo do novih nevronskih povezav.

Čeprav kratkoročni spomin vključuje modifikacijo obstoječih beljakovin in spremembe v moči že obstoječih sinaps, dolgoročni spomin zahteva sintezo novih beljakovin in rast novih povezav..

Zaradi PKA, MAPK, CREB-1 in CREB-2 poti kratkotrajni spomin postane dolgoročni spomin. To se odraža v spremembah velikosti in oblike dendritičnih bodic. Kot tudi razširitev terminalskega gumba nevrona.

Tradicionalno je veljalo, da se ti učni mehanizmi pojavljajo samo v hipokampusu. Vendar je bilo pri sesalcih dokazano, da se dolgoročno potenciranje lahko pojavi v številnih regijah, kot je možgani, talamusi ali neokorteksi.

Ugotovljeno je bilo tudi, da obstajajo kraji, kjer skoraj ni NMDA receptorjev, in kljub temu se pojavi dolgotrajno opolnomočenje..

Dolgotrajna depresija

Tako kot lahko nastavite spomine, lahko tudi "pozabite" druge informacije, ki niso obdelane. Ta proces se imenuje "dolgoročna depresija" (DLP)..

Služi, da se izognemo nasičenju in se pojavi, ko je aktivnost v presinaptičnem nevronu, vendar ne v postsinaptičnem ali obratno. Ali, če ima aktivacija zelo nizko intenzivnost. Zgoraj omenjene strukturne spremembe se tako postopno obrnejo.

Dolgoročni spomin in spanje

Različne študije so pokazale, da je ustrezen počitek bistven za shranjevanje spominov na stabilen način.

Zdi se, da naše telo uporablja obdobje spanja, da postavi nove spomine, saj ni motenj zunanjega okolja, zaradi katerih je proces težaven.

Tako v bdenju kodificiramo in obnovimo že shranjene informacije, medtem ko med spanjem utrdimo tisto, kar smo se naučili med dnevom.

Da bi bilo to mogoče, je bilo ugotovljeno, da se med spanjem reakcije odvijajo v isti nevronski mreži, ki je bila aktivirana med učenjem. To pomeni, da lahko dolgotrajno potenciranje (ali dolgotrajno depresijo) povzročimo med spanjem.

Zanimivo je, da so študije pokazale, da spanje po učenju blagodejno vpliva na spomin. Bodisi med 8-urnim spanjem, 1 ali 2-urnim dremežem in celo 6-minutnim spanjem.

Poleg tega je manjši čas, ki poteče med učnim obdobjem in sanjami, več koristi pa bo imelo pri shranjevanju dolgoročnega spomina..

Dolgotrajne motnje spomina

Obstajajo pogoji, na katere lahko vpliva dolgoročni spomin. Na primer, v situacijah, ko smo utrujeni, ko ne spimo pravilno ali imamo stresne čase.

Tudi dolgotrajni spomin se postopoma slabša, ko se staramo.

Po drugi strani pa patološka stanja, ki so najbolj povezana s težavami s spominom, so poškodbe možganov in nevrodegenerativne motnje, kot je Alzheimerjeva bolezen..

Očitno je, da bi kakršna koli škoda, ki se pojavi v strukturah, ki podpirajo ali sodelujejo pri tvorjenju spomina (kot so časovni režnji, hipokampus, amigdala itd.), Povzročila posledice v našem dolgoročnem spominu.

Težave se lahko pojavijo tako, da se spomnijo že shranjenih informacij (retrogradna amnezija), kot tudi shranjevanje novih spominov (anterogradna amnezija)..

Reference

1. Caroni, P., Donato, F., in Muller, D. (2012). Strukturna plastičnost pri učenju: regulacija in funkcije. Nature Reviews Neuroscience, 13 (7), 478-490.
2. Carrillo-Mora, Paul. (2010). Pomnilniški sistemi: zgodovinski pregled, klasifikacija in trenutni koncepti. Prvi del: Zgodovina, taksonomija spomina, dolgoročni spominski sistemi: semantični spomin. Duševno zdravje, 33 (1), 85-93.
3. Diekelmann, S., & Born, J. (2010). Pomnilniška funkcija spanja. Nature Reviews Neuroscience, 11 (2), 114-126.
4. Dolgoročni pomnilnik. (s.f.). Pridobljeno 11. januarja 2017, iz BrainHQ: brainhq.com.
5. Dolgoročni spomin. (2010). Vzpostavljeno iz človeškega spomina: human-memory.net.
6. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E.R. (2012). Sinapse in shranjevanje pomnilnika. Cold Spring Harbor perspektive v biologiji, 4 (6), a005751.
7. McLeod, S. (2010). Dolgoročni pomnilnik. Vzpostavljeno iz Preprosto Psihologija: simplypsychology.org.