آلية دارة تربط بين التعلم الماضي والمستقبل من خلال التحولات في الإدراك الجزء الأول

إن تكوين الذاكرة طويلة المدى أمر مكلف للغاية. وبالتالي فإن الآليات العصبية التي توجه الحيوان للتعرف على الارتباطات المثمرة لها فوائد مهمة للبقاء على قيد الحياة. هنا، نوضح آلية الدائرة في Lymnaea، والتي تمكن الذاكرة من تشكيل تكوين ذاكرة جديدة من خلال التغييرات في الإدراك. على وجه التحديد، يؤدي التكييف الكلاسيكي القوي إلى حدوث تحول إيجابي في الإدراك الذي يسهل التعلم القوي لارتباط ضعيف لاحق وغير فعال.

الذاكرة طويلة المدى هي واحدة من أهم أنواع الذاكرة في دماغ الإنسان. إنه الأساس للناس لتعلم معارف وتجارب جديدة في حياتهم اليومية. من خلال الذاكرة طويلة المدى، يمكن للأشخاص فهم المشكلات المختلفة في الحياة والتعامل معها بشكل أفضل وتحسين ذكائهم وقدرتهم على التفكير. الذاكرة هي قدرة الدماغ البشري على تشغيل الذاكرة، وهو ما يحدد كمية ونوعية المعلومات التي يمكن للإنسان أن يتذكرها ويحفظها.

هناك علاقة لا تنفصم بين الذاكرة طويلة المدى والذاكرة. فقط من خلال ذاكرة أفضل يمكن للأشخاص استخدام الذاكرة طويلة المدى وتطبيقها بشكل أفضل واكتساب المعرفة والخبرة منها بشكل أفضل. وفي الوقت نفسه، يمكن للذاكرة طويلة المدى أيضًا أن تعزز تحسين الذاكرة. لأنه إذا تعلم الناس في كثير من الأحيان معرفة جديدة في حياتهم واستمروا في تجميع المعرفة الجديدة وتطبيقها، فيمكنهم تحسين مستوى ذاكرتهم تدريجيًا.

لجعل الذاكرة طويلة المدى والذاكرة تعمل بشكل أكثر فعالية، يحتاج الأشخاص إلى الانتباه إلى بعض الأساليب. أولًا: انتبه للتفاصيل والاهتمام، وانتبه وتذكر المعلومات المهمة قدر الإمكان في الدراسة والعمل والحياة. ثانياً، يمكنك تحسين ذاكرتك من خلال التدريب المستمر، مثل القراءة أو ممارسة الألعاب أو ممارسة التمارين الرياضية بانتظام لتحسين قدرة ذاكرة الدماغ. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحفاظ على الموقف الإيجابي والفضول، والاستعداد لقبول المعرفة والخبرات الجديدة باستمرار هي أيضًا عوامل مهمة في تحسين الذاكرة والذاكرة طويلة المدى.

خلاصة القول، الذاكرة طويلة المدى والذاكرة هما عاملان يعزز كل منهما الآخر. فقط من خلال إفساح المجال لكليهما يمكننا الاستفادة أكثر في الحياة وممارسة ذكائنا وقدراتنا على التفكير. لذلك، دعونا نتعلم بنشاط، وننتبه للتفاصيل، ونبقى فضوليين، ونقبل المعرفة والخبرات الجديدة، ونعمل باستمرار على تحسين ذاكرتنا وقدرات الذاكرة طويلة المدى. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين ذاكرتنا. يمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية اللحم المفروم من المكونات النشطة المختلفة التي يحتوي عليها، بما في ذلك الأحماض والسكريات والفلافونويد وغيرها. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ بطرق مختلفة.

انقر فوق معرفة المكملات الغذائية لتحسين الذاكرة

تكشف أساليب تشريح الدائرة عن شبكة التحكم العصبية المسؤولة، والتي تتميز بفكرة التثبيط المتبادل. يؤدي هذا إلى تحديد الحالة الإدراكية ويعمل كوحدة تحكم رئيسية لبوابة التعلم الجديد. يحل التلاعب بالدوائر الدوائية في الجسم الحي محل التعلم النموذجي القوي بشكل كامل، مما يحول الشبكة إلى حالة أكثر تقبلاً لتمكين التعلم النموذجي الضعيف اللاحق.

وبالتالي، يوفر التغيير الإدراكي قناة لربط تخزين الذاكرة في الماضي والمستقبل. نقترح أن تنبه هذه الآلية الحيوانات إلى فترات غنية بالتعلم، مما يخفض عتبة اكتساب ذاكرة جديدة.

مقدمة

يعد التعلم وتكوين الذاكرة طويلة المدى (LTM) من العمليات المهمة ولكنها مكلفة للغاية، خاصة بالنسبة للحيوانات ذات الميزانية الأيضية المحدودة (1، 2). على هذا النحو، فإن الاستراتيجيات العصبية التي يمكن أن تساعد في تحديد الارتباطات الأكثر أهمية أو المثمرة من المرجح أن تكون مفيدة للغاية للبقاء على قيد الحياة. ومع ذلك، لم يتم إنشاء آليات عصبية لدعم مثل هذا التعلم الموجه. إن المرشح للمساعدة في توجيه تكوين الذاكرة الجديدة هو تجربة سابقة للحيوان، ولكن كيفية ربط التعلم في الماضي والمستقبل غير مفهومة جيدًا.

إحدى الأفكار المحتملة تأتي من الدراسات البشرية التي تشير إلى أن التعلم المسبق يضبط الإدراك من خلال تعديل الانتباه، الذي يوجه المعالجة الإدراكية في المهام المستقبلية ويعزز الأداء (3-5). وهذا يثير احتمالًا مثيرًا للاهتمام بأن التغييرات الإدراكية يمكن أن تكون قناة مهمة تعمل على ربط التعلم الماضي والجديد.

تم استغلال نماذج اللافقاريات البسيطة على نطاق واسع لتوضيح الآليات العصبية الأساسية للتعلم واختيار العمل (6-14). هنا، استخدمنا Lymnaea، وهو نظام رخويات راسخ (15-22)، لاستكشاف العلاقة بين الذاكرة والإدراك والتعلم الجديد بشكل مباشر. يمكن لهذا الحيوان أن يشكل ارتباطات بين المحفزات بسرعة بعد جلسة تدريب واحدة، وتدوم الذاكرة الناتجة لعدة أسابيع (23، 24).

الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي كبيرة ويمكن التعرف عليها ويمكن الوصول إليها، وقد تم وصف الدوائر الأساسية للتعبير عن الاستجابة المشروطة على نطاق واسع (15، 25-27)، مما يجعل هذا خيارًا مقنعًا للسلوك التفصيلي وعلى مستوى الدوائر. التحقيقات. هنا، قمنا بإخضاع الحيوانات لنوعين من نماذج التكييف الكلاسيكي الشهية، نموذج قوي يحفز LTM مستقر وآخر ضعيف لا يفعل ذلك. عندما يتم تقديمه بشكل تسلسلي (قوي ثم ضعيف)، فإن التحفيز المشروط المستخدم في نموذج التدريب الضعيف ينتج عنه استجابة مشروطة قوية.

باستخدام كل من القراءات السلوكية والكهربية، نثبت أنه في حين أن الحيوان ينظر إلى المحفزات المستخدمة أثناء التدريب الضعيف في الأصل على أنها غامضة/ثنائية الاستقرار (إيجابية وسلبية على حد سواء)، فإن التعلم القوي السابق يحول هذا التصور إلى حالة إيجابية مستقرة. نحدد أيضًا دائرة التحكم الدقيقة المسؤولة، مما يدل على أنها تعمل من خلال التحكم في التفاعلات التنافسية بين سلوكين تغذية متعارضين، مما يتيح تغيير عتبة ارتباطات التعلم الإيجابية ديناميكيًا.

يمكن للتكرار الدوائي للإدراك المتغير في الجسم الحي أن يحل محل اكتساب الذاكرة القوية بشكل كامل، مما يؤدي إلى انحياز الشبكة نحو حالة أكثر تقبلاً لتمكين الارتباطات الإيجابية الجديدة. تكشف دراستنا عن آلية رئيسية للربط بين التعلم الماضي والمستقبل من خلال التغييرات في الإدراك. نحن نفترض أن هذا يعمل على إرسال إشارة إلى الحيوان بوجود بيئة غنية بالتعلم، مما يسمح بتكوين ارتباطات إيجابية جديدة لإشارات قد يتم تجاهلها.

نتائج

التعلم السابق يسهل اكتساب الذاكرة الجديدة

تشكل Lymnaea ذكريات قوية وطويلة الأمد بعد اقتران واحد فقط بمحفز محايد ومجزٍ (23، 24). هنا، قمنا باستغلال هذا النظام لدراسة كيفية تفاعل أحداث التعلم المختلفة. أنشأنا بروتوكولين تدريبيين مختلفين: الأول يستخدم اقترانًا واحدًا من خلات الأميل [AA؛ التحفيز الشرطي (CS)] و 0.33٪ سكروز [S؛ التحفيز غير المشروط (الولايات المتحدة)]، مما يؤدي إلى LTM (17) الذي تم التعبير عنه كاستجابة تغذية متزايدة لـ CS التي تم اختبارها بعد 4 أو 24 ساعة من التدريب (الشكل 1، A وB؛ الشكل S1A؛ والفيلم S1).

واستنادًا إلى قوة النتائج المستفادة، قمنا بتصنيف هذا على أنه نموذج تدريب "قوي". في البروتوكول الثاني، قمنا بإقران CS بديل، غاما نونالاكتون (GNL)، والذي لم يختلف عن AA في تأثيره كمحفز محايد (الشكل S1B)، مع تركيز أقل من السكروز (s؛ {{2} .11%، الولايات المتحدة). لم يكن هذا الاقتران كافيًا لتحفيز الذاكرة عند اختباره بعد 1 أو 3 أو 4 أو 24 ساعة من التدريب (الشكل 1C والشكل S1C) وبالتالي تم تصنيفه على أنه نموذج تدريب "ضعيف". بعد ذلك، قمنا بدراسة ما إذا كانت التفاعلات بين بروتوكولات التدريب هذه قد تؤثر على نتائج التعلم. للقيام بذلك، أنشأنا نموذج تدريب مزدوج حيث تلقت الحيوانات تدريبًا قويًا يتبعه، بعد فترة 4-ساعة، تدريب ضعيف (الشكل 1د). والجدير بالذكر أنه باستخدام هذا البروتوكول، وجدنا أنه تم تشكيل LTM قوي الآن بسبب التدريب الضعيف (الشكل 1D والشكل S2A).

لم يتم تفسير هذه النتيجة من خلال تعميم التحفيز لأن التدريب القوي (AA + S) وحده لم يغير استجابة GNL مقارنة بالحيوانات الساذجة (الشكل 1D والشكل S2A). علاوة على ذلك، لم تتعطل الذاكرة بعد التدريب القوي (AA + S) بسبب التدريب الضعيف (GNL + s)، مما يؤكد عدم حدوث أي تداخل بأثر رجعي بين الذكريات (الشكل 1D والشكل S2A). ولم يكن التأثير أيضًا يعتمد على نوع CS الذي تم استخدامه في التدريب القوي أو الضعيف؛ عكس النموذج لاستخدام GNL مثل CS في التدريب القوي و AA مثل CS في التدريب الضعيف أنتج أيضًا نفس النتيجة (الشكل S2B). في اختبار لاستمرارية ضعف الذاكرة التدريبية بعد التدريب القوي، أثبتنا أن أثر الذاكرة لا يزال موجودًا بعد 48 ساعة (الشكل S2C). إن عرض الولايات المتحدة القوية وحدها قبل 4 ساعات من التدريب الضعيف لم يزيد من استجابة GNL (الشكل S2D)، مما يشير إلى أن التأثير كان يعتمد بشكل خاص على اكتساب الذاكرة القوية السابقة.

لمزيد من اختبار ضرورة اكتساب ذاكرة قوية مسبقًا، أجرينا نموذجًا تدريبيًا مزدوجًا تلقت فيه الحيوانات قطعتين ضعيفتين من التدريب بفاصل 4 ساعات (AA + s/ GNL + s أو GNL + s/AA + s) ووجدنا أن هناك لم تكن هناك ذاكرة لأي من CS (الشكل S2E). بعد ذلك، أخذنا في الاعتبار أهمية الفاصل الزمني بين التدريب القوي والضعيف. لقد وجدنا أن التدريب الضعيف كان كافيًا للحث على LTM عند تقديمه ما بين 30 دقيقة و4 ساعات بعد التدريب القوي، مما يشير إلى أن هناك نافذة زمنية حرجة بعد التعلم يمكن من خلالها تسهيل اكتساب ذاكرة جديدة (الشكل S3A).

أخيرًا، حددنا أهمية الترتيب الزمني للتدريب، وتحديدًا ما إذا كان التدريب القوي يمكن أن يعزز بأثر رجعي أثر الذاكرة الناجم عن التدريب الضعيف. لقد وجدنا أن التدريب الضعيف لم يكن كافيًا للحث على LTM عندما يسبق التدريب القوي بأربع ساعات (الشكل 1E والشكل S3B)، مما يوضح أن فعالية التدريب الضعيف تعتمد بشكل حاسم على التدريب القوي السابق. تشير هذه النتائج مجتمعة إلى أن الاكتساب السابق وتوحيد الذاكرة القوية يعمل على خفض عتبة التعلم الشهية الجديدة.

التعلم السابق يغير تصور حدث التعلم الجديد

كيف يعزز التعلم القوي السابق تكوين الذاكرة الجديدة؟ نظرًا للترتيب الصارم للتدريب المطلوب (القوي متبوعًا بالضعيف)، افترضنا أن الذاكرة القوية قد تغير إدراك الحيوان لمجموعة CS + US أثناء التدريب الضعيف اللاحق، مما يزيد من القيمة الإيجابية للتدريب الضعيف بحيث يصبح الارتباط معززًا.

لاختبار هذه الفكرة، استفدنا من حقيقة أن إدراك الحافز المقدم، من الإيجابي إلى السلبي، يمكن قراءته مباشرة في Lymnaea عن طريق قياس عدد أحداث الابتلاع والابتلاع التي تحدث (الشكل 2 أ) (16) . أثناء الاقتران بين CS + US في بروتوكول التدريب الضعيف، قامت الحيوانات بمزيج من لدغات الابتلاع والتناول، وغالبًا ما تتقلب بين نوبات السلوكين (الشكل 2ب). على النقيض من ذلك، عندما سبق ذلك تدريب قوي، كانت نسبة الابتلاع إلى الابتلاع أعلى بكثير (الشكل 2 وC وD) ولم يقم المزيد من الحيوانات بأي عضات ابتلاع على الإطلاق استجابة للتدريب الضعيف (الشكل 2E).

علاوة على ذلك، لفحص الاستقرار الإدراكي أثناء التدريب الضعيف، قمنا بمقارنة أزواج من اللدغات التي تم استنباطها أثناء العرض التقديمي CS + US لتحديد ما إذا كانت قد تحولت بين الحالات (ابتلاع/ابتلاع وابتلاع/ابتلاع) أو ظلت مستقرة (ابتلاع/ابتلاع وابتلاع/ابتلاع) . كشف هذا عن انخفاض كبير في احتمالية الانتقال بين الحالات، مما يشير إلى أن التدريب القوي السابق يحول إدراك التدريب ويستقر فيه (الشكل S4، A إلى E). إن تقديم التدريب القوي الأمريكي وحده، قبل 4 ساعات من التدريب الضعيف، لم يسبب أي تغيير في سلوكيات التناول/الابتلاع مقارنة بالحيوانات التي لم تتلق التدريب القوي الأمريكي، مما يدل على أن القيمة النشطة للسكروز العالي وحده أثناء التدريب القوي كانت ليس مصدر التحيز تجاه سلوك الاستيعاب (الشكل S5، من أ إلى د).

علاوة على ذلك، فإن التدريب الضعيف السابق (AA + s) قبل 4 ساعات لم يغير أيضًا تصور التدريب الضعيف اللاحق، مما يؤكد أن اكتساب ذاكرة قوية سابقة ضروري لتغيير تصور التدريب الضعيف (الشكل S5، A إلى د). لقد استبعدنا أيضًا احتمال أن يكون التدريب القوي أو الضعيف السابق مجرد تغيير في الاستجابة لـ CS أو الولايات المتحدة المستخدمة في التدريب الضعيف (الشكل S6، A إلى D). توضح النتائج التي توصلنا إليها معًا أن الحيوانات الساذجة ترى أن CS + US المستخدم أثناء التدريب الضعيف كمحفز غامض/ثنائي الاستقرار وأن التدريب القوي السابق يحول إدراك الحيوان للتدريب الضعيف إلى حالة مستقرة، مما يؤدي إلى تحيز التعبير السلوكي نحو الإيجابية (الابتلاع) مقابل السلوك السلبي (الإبتزاز).

التحولات في تصور التدريب الضعيف مدفوعة بالتغيرات في حالة الشبكة

شرعنا بعد ذلك في تحديد التغيرات العصبية التي تكمن وراء التحول في إدراك CS + US المستخدم أثناء التدريب الضعيف المرتبط باكتساب ذاكرة جديدة. يمكن تحقيق ذلك بسهولة في Lymnaea بفضل الدوائر العصبية التي يمكن الوصول إليها بسهولة والمحددة جيدًا والتي تتحكم في سلوكها الغذائي. على وجه التحديد، قمنا بعمل تسجيلات داخل الخلايا من العصبون الحركي المغذي بتبديل الطور، B11، والذي يوفر قراءة للنشاط النسبي في كل من دوائر الابتلاع والتناول، وبالتالي يعمل كمقياس في المختبر لحالة الشبكة الداخلية (الشكل 2F). وفي الأدمغة المعزولة، حيث كانت المسارات الحسية غائبة، قمنا بمقارنة هذه القراءة في كل من الحيوانات الساذجة مقابل تلك التي تلقت تدريبًا قويًا في السابق.

بمطابقة النتائج التي توصلنا إليها في الجسم الحي، أظهرت الاستعدادات المأخوذة من الحيوانات الساذجة العديد من أنماط النشاط الإيقاعي المعروفة بأنها تكمن وراء دورات الابتلاع (البلع الوهمي)، في حين أن أولئك الذين خضعوا لتدريب قوي كانوا متحيزين بشكل حصري تقريبًا نحو التعبير الفيزيولوجي الكهربي لدورات الابتلاع (الابتلاع الوهمي؛ الشكل 2). ، G إلى J، والشكل S7A). علاوة على ذلك، من خلال فحص أزواج الدورات، وجدنا أن المستحضرات الساذجة تنتقل بين دورات الابتلاع والتناول بمعدل أعلى من المستحضرات التي تلقت تدريبًا قويًا (الشكل S7، B إلى E). لم تظهر الاستعدادات التي تلقت تدريبًا ضعيفًا سابقًا أي اختلاف كبير في برامجها الحركية الخيالية مقارنة بالتحضيرات الساذجة (الشكل S7، F إلى K). وهذا يوفر أدلة دامغة تشير إلى أن التدريب القوي يؤدي إلى تحول واستقرار ناجمين عن التعلم في حالة الشبكة.

بعد ذلك، قمنا باختبار ما إذا كان التدريب القوي قد غيّر "استجابة" دوائر التغذية. للقيام بذلك، قمنا بتحفيز عصب الشفة الإنسي (MLN)، وهو مسار إسقاط يحمل مدخلات حسية كيميائية من هياكل الشفاه إلى الجهاز العصبي المركزي (CNS) (28)، والذي يُعرف بأنه يدفع التغذية الخيالية القوية (29). لا يقوم هذا التحفيز بتشفير معلومات محددة حول طبيعة التحفيز ولكنه ينشط جميع الإسقاطات الحسية الكيميائية، مما يسمح لنا باختبار ما إذا كان التدريب القوي قد أحدث تأثيرًا تحسسيًا عامًا بغض النظر عن إشارة الشهية. قمنا بمراقبة ذلك على B9، وهو العصبون الحركي الذي يوفر قراءة لدورات التغذية في الدائرة، والخلية العملاقة الدماغية (CGC)، وهي خلية عصبية تعديلية رئيسية محددة تتلقى الإثارة من الإشارات الشهية (30). لقد وجدنا أنه لا يوجد اختلاف كبير بين عدد دورات التغذية ولا تردد ارتفاع CGC بين المستحضرات الساذجة والمدربة (الشكل S8، من A إلى D) بعد تحفيز العصب الشفهي.

توضح هذه النتائج معًا أن التدريب القوي لا يثير حساسية عامة للحيوان مما يعزز استجابات الإشارات الشهية. وبدلاً من ذلك، هناك تحول ناجم عن التعلم في حالة الشبكة بعد التدريب القوي الذي يؤدي إلى تحيز الشبكة نحو توليد دورات الاستيعاب. نقترح أن هذا هو السبب وراء الإدراك المتغير الذي لوحظ لدى هذه الحيوانات، مما يعزز بدوره قدرتها على اكتساب ذكريات جديدة.

For more information:1950477648nn@gmail.com