Religação cerebral: o código neural para memórias traumáticas

resumo: Ao desvendar o quebra-cabeça neural da formação da memória traumática, os pesquisadores usaram metodologias inovadoras de aprendizado visual e de máquina para decodificar as redes neurais no cérebro que operam durante a criação de uma memória traumática.

A equipe identificou uma população neural que codifica a memória do medo, revelando a ativação simultânea e o papel crítico do córtex pré-frontal medial dorsal (dmPFC) na recuperação associativa da memória do medo em camundongos.

Métodos analíticos pioneiros, incluindo o algoritmo de aprendizado de máquina de “rede elástica”, identificaram neurônios específicos e suas conexões funcionais dentro da rede neural espacial e funcional da memória do medo.

Este estudo fundamental não apenas prova o princípio de que as memórias são aprimoradas por meio de conexões neurais aprimoradas, mas também é pioneiro na integração da óptica e do aprendizado de máquina para elucidar a dinâmica complexa das redes neurais.

Principais fatos:

1. Inovação em metodologia: A pesquisa utilizou um novo método que combina métodos visuais e aprendizado de máquina para identificar os neurônios específicos que codificam a memória do medo.
2. Rede neural do medo: O estudo descobriu uma população neural que codifica a memória do medo, criando uma rede neural de memória do medo com neurônios “hub” que conectam funcionalmente os neurônios da memória.
3. Configuração de memória associativa: Foi descoberto o estabelecimento de uma nova interconectividade entre redes distintas (redes de estímulos condicionados e incondicionados), sugerindo uma nova compreensão do processamento da informação que leva à resposta ao medo.

fonte: Ninz

Os cientistas há muito especulam sobre as mudanças físicas que ocorrem no cérebro quando uma nova memória é formada. Agora, uma pesquisa conduzida pelo Instituto Nacional de Ciências Fisiológicas (NIPS) lançou luz sobre este intrigante mistério neurológico.

Num estudo recentemente publicado em comunicações da natureza, A equipe de pesquisa conseguiu descobrir as redes neurais cerebrais envolvidas na memória traumática usando um novo método que combina métodos visuais e aprendizado de máquina, capturando as mudanças complexas que ocorrem durante a formação da memória e revelando os mecanismos pelos quais as memórias traumáticas são criadas. .

Os animais aprendem a se adaptar a ambientes em mudança para sobreviver. A aprendizagem associativa, que inclui o condicionamento clássico, é um dos tipos mais simples de aprendizagem e tem sido extensivamente estudada ao longo do século passado.

Durante as últimas duas décadas, os avanços técnicos nas abordagens moleculares, genéticas e optogenéticas tornaram possível identificar regiões cerebrais e grupos específicos de neurônios que controlam a formação e recuperação de novas memórias associativas. Por exemplo, a parte dorsal do córtex pré-frontal medial (dmPFC) é crítica para a recuperação associativa da memória do medo em roedores.

No entanto, a forma como os neurônios nesta região codificam e recuperam a memória associativa não é bem compreendida, e é isso que a equipe de pesquisa pretende abordar.

“O dmPFC mostra ativação neural específica e sincronização durante a recuperação da memória do medo e respostas de medo evocadas, como congelamento e desaceleração da frequência cardíaca”, explica o autor principal Masakazu Agitsuma.

“O silenciamento artificial do dmPFC em camundongos levou à supressão das respostas de medo, sugerindo que esta região é necessária para a recuperação associativa da memória do medo. Dada a sua conexão com sistemas cerebrais envolvidos na aprendizagem e doenças psiquiátricas associadas, queríamos explorar como as mudanças no dmPFC regular especificamente a informação da memória.” Novo conectivismo.

A equipe de pesquisa usou imagens longitudinais de dois fótons e várias técnicas de neurociência computacional para determinar como a atividade neural no córtex pré-frontal do camundongo muda após o aprendizado em um paradigma de condicionamento do medo.

Os neurônios frontais se comportam de maneira muito complexa e cada neurônio responde a vários eventos sensoriais e motores. Para abordar esta complexidade, a equipa de investigação desenvolveu um novo método analítico baseado na “rede elástica”, um algoritmo de aprendizagem automática, para identificar os neurónios específicos que codificam a memória do medo.

Eles também analisaram o arranjo espacial e a conectividade funcional dos neurônios usando modelagem gráfica.

“Conseguimos descobrir uma população neural que codifica a memória do medo”, diz Ajitsuma. “Nossas análises nos mostraram que o condicionamento do medo levou à formação de uma rede neural de memória do medo com neurônios centrais que conectam funcionalmente os neurônios da memória.”

É importante ressaltar que os pesquisadores revelaram evidências diretas de que a formação da memória associativa foi acompanhada por uma nova relação associativa entre redes originalmente distintas, nomeadamente a rede de estímulos condicionados (CS, por exemplo, tom) e a rede de estímulos incondicionados (EUA, por exemplo, experiência de medo).

“Propomos que esta conexão recém-descoberta pode facilitar o processamento de informações, induzindo a resposta de medo (CR) ao CS (ou seja, uma rede neural para converter o CS em CR).”

Há muito se pensa que as memórias são formadas pela consolidação de conexões neurais, que são fortalecidas pela ativação repetida de grupos de neurônios. Os resultados deste estudo, que se basearam em observações do mundo real e em análises baseadas em modelos, apoiam isto.

Além disso, o estudo demonstra como métodos combinados (óptica e aprendizado de máquina) podem ser usados ​​para visualizar detalhadamente a dinâmica das redes neurais. Essas técnicas podem ser usadas para revelar informações adicionais sobre alterações neurais associadas ao aprendizado e à memória.

Sobre notícias de pesquisa sobre PTSD e neurociências

autor: Hayao Kimura
fonte: Ninz
comunicação: Hayao Kimura – Noves
foto: Imagem creditada ao Neuroscience News

Pesquisa original: Acesso livre.
“Organização dependente de atividade de redes de axônios pré-frontais para aprendizagem associativa e transdução de sinal“Por Masakazu Agitsuma et al. Comunicações da Natureza

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um resumo

Organização dependente de atividade de redes de axônios pré-frontais para aprendizagem associativa e transdução de sinal

A aprendizagem associativa é crucial para a adaptação às mudanças ambientais. Interações entre populações neuronais envolvendo o córtex pré-frontal dorsolateral (dmPFC) são propostas para regular a aprendizagem associativa, mas como essas populações neuronais armazenam e processam informações relacionadas à associação ainda não está claro.

Aqui desenvolvemos um pipeline para imagens longitudinais de dois fótons e dissecção computacional de atividades populacionais neuronais no dmPFC de camundongo macho durante procedimentos de condicionamento do medo, permitindo-nos detectar mudanças dependentes de aprendizagem na topologia da rede dmPFC.

Usando métodos de regressão sistemática e modelagem gráfica, descobrimos que o condicionamento do medo induziu a reorganização do dmPFC para gerar uma população neuronal que codifica respostas condicionadas (CR) caracterizadas por maior reatividade intrínseca, conectividade funcional e associação com estímulos condicionados (CS).

É importante ressaltar que os neurônios que responderam fortemente a estímulos incondicionados durante o condicionamento tornaram-se posteriormente centros desta nova rede associativa para mudar de CS para CR.

Ao todo, mostramos uma modulação dinâmica e dependente da aprendizagem da codificação populacional com base na configuração dependente da atividade da rede axonal dentro do dmPFC.