Ilgtermiņa atmiņas veidi, neironu bāzes un traucējumi

The ilgtermiņa atmiņa (MLP) ir ļoti izturīgs atmiņas veikals ar šķietami neierobežotu jaudu. Ilgtermiņa atmiņa var ilgt no vairākām stundām līdz vairākiem gadiem.

Atmiņas, kas sasniedz īstermiņa atmiņu, var kļūt par ilgtermiņa atmiņām, izmantojot procesu, ko sauc par "konsolidāciju". Tas ietver atkārtošanos, nozīmīgas asociācijas un emocijas.

Atbilstoši šiem faktoriem atmiņas var būt spēcīgākas (jūsu dzimšanas datums) vai vājākas vai grūtāk atgūstamas (jēdziens, ko jūs mācījies pirms daudziem gadiem skolā).

Kopumā īstermiņa atmiņa ir vairāk akustiska un vizuāla. Lai gan ilgtermiņa informācija atmiņā tiek kodēta, galvenokārt, vizuāli un semantiski (vairāk saistīta ar asociācijām un nozīmēm)..

Attiecībā uz fizioloģisko plakni ilgtermiņa atmiņa ietver fizisku pārmaiņu procesu neironu struktūrās un savienojumos, mūsu smadzeņu šūnās..

Šis process ir pazīstams kā ilgtermiņa pilnvarošana (PLP). Un tas nozīmē, ka, mācoties kaut ko, tiek radītas, pārveidotas, nostiprinātas vai vājinātas jaunas neironu ķēdes. Tas ir, ir neironu reorganizācija, kas ļauj mums saglabāt jaunas zināšanas mūsu smadzenēs. Tādā veidā mūsu smadzenes nepārtraukti mainās.

Hipokamps ir smadzeņu struktūra, kurā informācija tiek īslaicīgi uzglabāta un kalpo, lai nostiprinātu atmiņas no īstermiņa uzglabāšanas līdz ilgtermiņa glabāšanai. Tiek uzskatīts, ka tā var piedalīties neironu savienojumu modulācijā vairāk nekā 3 mēnešus pēc pirmās mācīšanās.

Hipokampam ir savienojumi ar vairākām smadzeņu zonām. Šķiet, ka, lai atmiņas par mūsu smadzenēm tiktu nostiprinātas, hipokamps nodod informāciju zobakmeņiem, kur tie tiek glabāti ilgstoši.

Acīmredzot, ja šīs smadzeņu struktūras jebkādā veidā tiktu bojātas, tiktu traucēta kāda veida ilgtermiņa atmiņa. Tas notiek pacientiem ar amnēziju.

Turklāt, atkarībā no bojāto smadzeņu zonas, tiktu ietekmēti daži atmiņas veidi vai atmiņas, bet citi to nedarītu. Esošās atmiņas veidi ir aprakstīti turpmāk.

No otras puses, kad mēs kaut ko aizmirstam, notiek tas, ka sinaptiskie sakari, kas ir atbildīgi par šīm zināšanām, ir vājināti. Lai gan var notikt arī jauns neironu tīkls, kas pārklājas ar iepriekšējo, izraisot traucējumus.

Tāpēc ir debates par to, vai mēs galu galā izdzēsīsim informāciju mūsu atmiņā vai nē. Iespējams, ka saglabātie dati nekad nav pilnībā izņemti no mūsu ilgtermiņa atmiņas, bet tas ir grūtāk atgūt.

Ilgtermiņa atmiņas vēsture

Pirmie mēģinājumi mācīties atmiņu balstījās uz filozofiskām metodēm. Tie sastāvēja no novērojumiem, loģikas, pārdomām utt..

19. gadsimtā viņi sāka izmantot zinātnisko metodi, lai eksperimentāli pētītu atmiņu. Tādējādi Ebbinghaus koncentrējās uz cilvēka atmiņas izpēti, bet Lashley pirmo reizi analizēja dzīvnieku atmiņu.

Jau 1894. gadā Santiago Ramón y Cajal, postulējot ar histoloģiskiem preparātiem, mācīja radīt strukturālas izmaiņas mūsu nervu sistēmā.

Kaut arī 1949. gadā vēl viens fundamentāls cilvēks Donalds Hebbs norādīja, ka mācīšanās ir balstīta uz sinaptiskā plastiskuma mehānismiem. Tas nozīmē, ka sinaptiskie savienojumi mainās ar ilgtermiņa atmiņu.

Paralēli slavenajiem uzvedības vadītājiem Pavlovam, Skinneram, Thorndikam un Vatsonam tika nodibināti asociatīvās mācīšanās pamati: klasiskā un operanta kondicionēšana..

Piemērs, ko visvairāk izmanto, lai izskaidrotu atmiņas darbību, ir Atkinsona un Šifrina (1968) modelis..

Viņi norādīja, ka informācija tiek saņemta, izmantojot jutekļus (redzes, smaržas, dzirdes, pieskāriena ...), kas ienāk jutekļu veikalā, un pēc tam ierodas otrajā veikalā, kas pazīstams kā īstermiņa atmiņa (MCP), kam ir ierobežots ilgums un jauda.

Dažas no īstermiņa atmiņas informācijas var pāriet uz nākamo veikalu, ilgtermiņa atmiņu. Tā saglabā un apstrādā iepriekš atlasīto informāciju. Tās jauda ir praktiski neierobežota.

Neiropsiholoģiskie pētījumi ir bijuši arī fundamentāli, ja pacienti ar bojājumiem ir īslaicīgajās daļās, atrodot iespējamo atmiņas vietu smadzenēs. Ļoti slavens gadījums ir pacienta Henrija Molaisona (H.M.) lieta. Šis pacients tika noņemts gan mediālā īslaicīgā loka, gan hipokampusa, gan amigdalas daļa, lai ārstētu viņu epilepsiju. Tomēr pēc operācijas viņi atklāja, ka viņš nevarēja glabāt jaunu informāciju savā ilgtermiņa atmiņā.

Pateicoties dzīvnieku modeļiem, bija iespējams demonstrēt mācīšanās procesā iesaistītās neirālās ķēdes. Kā arī dažādi molekulārie mehānismi, kas pastāv īstermiņa un ilgtermiņa atmiņā.

Patiesībā, Eric Kandel saņēma Nobela prēmiju 2000. gadā par studijām Aplysia Californica. Šis jūras gliemežs atklāja daudz par neironu ķēdēm un strukturālajām izmaiņām atmiņā. Tas noteikti apstiprināja Cajal hipotēzes.

Patlaban pētnieki izmanto neiromikācijas metodes veseliem un slimiem pacientiem, lai uzzinātu vairāk par atmiņas mehānismiem (Carrillo Mora, 2010).

Ilgtermiņa atmiņas veidi

Ir divu veidu ilgtermiņa atmiņa - skaidra vai deklaratīva un netieša vai nedeklarējoša.

Deklaratīva vai skaidra atmiņa

Deklaratīvā atmiņa ietver visas zināšanas, ko var apzināti izraisīt. To var verbalizēt vai vienkārši nosūtīt citam indivīdam.

Mūsu smadzenēs, veikals, šķiet, atrodas viduslaika vidējā daivā.

Šajā atmiņas apakštipā ir semantiskā atmiņa un epizodiskā atmiņa.

Semantiskā atmiņa attiecas uz vārdu nozīmi, objektu funkcijām un citām zināšanām par vidi.

No otras puses, epizodiskā atmiņa ir tā, kas saglabā svarīgas vai emocionāli atbilstošas ​​mūsu dzīves pieredzes, pieredzes un notikumus. Tāpēc to sauc arī par autobiogrāfisko atmiņu.

Nav deklaratīva vai netieša atmiņa

Šāda veida atmiņa, kā jūs varat secināt, tiek izraisīta neapzināti un bez garīgām pūlēm. Tā satur informāciju, ko nevar viegli verbalizēt, un to var mācīties neapzināti un pat nejauši.

Šajā kategorijā ir procesuālā vai instrumentālā atmiņa, kas nozīmē spēju un ieradumu atmiņu. Daži piemēri varētu būt instruments, braukšana ar velosipēdu, braukšana vai kaut ko gatavojot. Tās ir aktivitātes, kas ir daudz praktizētas un tāpēc ir automatizētas.

Mūsu smadzeņu daļa, kas ir atbildīga par šo prasmju glabāšanu, ir stūrakmens. Papildus bazālajam ganglijam un smadzenēm.

Ne-deklaratīvā atmiņa ietver arī mācīšanos pēc asociācijas (piemēram, noteiktu melodiju saistot ar vietu vai sasaistot slimnīcu ar nepatīkamām sajūtām).

Tie ir klasiskā kondicionēšana un operanta kondicionēšana. Pirmais izraisa divus notikumus, kas ir parādījušies vairākas reizes kopā vai ir saistīti ar nosacījumu.

Otrkārt, ir jāapzinās, ka noteiktai uzvedībai ir pozitīvas sekas (un tāpēc tā tiks atkārtota) un ka citas uzvedības rada negatīvas sekas (un to īstenošana tiks novērsta).

Atbildes, kurām ir emocionāli komponenti, tiek glabātas smadzeņu zonā, ko sauc par amygdaloidu kodolu. Savukārt atbildes, kas saistītas ar skeleta muskuļiem, atrodas smadzenēs.

Netiešā ne-asociatīvā mācīšanās, piemēram, pieradināšana un izpratne, arī tiek saglabāta netiešajā atmiņā refleksos..

Neironu bāzes

Lai iegūtu jebkādu informāciju, lai sasniegtu ilgtermiņa atmiņu, ir nepieciešams radīt virkni neiroķīmisku vai morfoloģisku izmaiņu smadzenēs..

Ir pierādīts, ka atmiņa tiek saglabāta, izmantojot vairākas sinapses (savienojumi starp neironiem). Kad mēs kaut ko mācāmies, tiek pastiprinātas noteiktas sinapses.

No otras puses, kad mēs to aizmirstam, tie kļūst vāji. Tādējādi mūsu smadzenes nepārtraukti mainās, iegūstot jaunu informāciju un neizmantojot to, kas nav noderīga. Šie zaudējumi vai sinapses ieguvumi ietekmē mūsu uzvedību.

Šī savienojamība tiek atjaunota visā dzīves garumā, pateicoties apmācību, stabilizēšanas un sinaptiskās novēršanas mehānismiem. Īsāk sakot, ir strukturālas reorganizācijas neironu savienojumos.

Pētījumos ar pacientiem ar amnēziju tika pierādīts, ka īstermiņa un ilgtermiņa atmiņa bija dažādos veikalos, kuriem ir dažādi neironu substrāti.

Ilgtermiņa pilnvarošana

Kā ir atklāts, kad mēs esam mācīšanās kontekstā, ir lielāks glutamāta atbrīvojums.

Tas rada noteiktu receptoru saimes aktivizāciju, kas savukārt izraisa kalcija iekļūšanu iesaistītajās nervu šūnās. Kalcijs iekļūst galvenokārt caur receptoriem, ko sauc par NMDA.

Kad šāds liels kalcija daudzums uzkrājas šūnā, kas pārsniedz slieksni, tas tiek saukts par "ilgtermiņa potenciālu". Tas nozīmē, ka notiek ilgstošāka mācīšanās.

Šie kalcija līmeņi izraisa dažādu kināžu aktivāciju: proteīnu kināzi C (PKC), kalmodulīna kināzi (CaMKII), mitogēnu aktivētās kināzes (MAPK) un tirozīna kināzi..

Katrai no tām ir dažādas funkcijas, kas izraisa fosforilācijas mehānismus. Piemēram, kalmodulīna kināze (CaMKII) veicina jaunu AMPA receptoru ievietošanu postinaptiskā membrānā. Tas rada lielāku sinapses spēku un stabilitāti, saglabājot mācīšanos.

CaMKII arī izraisa izmaiņas neironu citoskeletā, ietekmējot aktīvo. Tā rezultātā palielinās dendritiskā mugurkaula lielums, kas ir saistīts ar stabilāku un ilgstošāku sinapsiju.

No otras puses, proteīnkināzes C (PKC) izveido saistošos tiltus starp presinaptiskām un postinaptiskām šūnām (Cadherin-N), radot stabilāku savienojumu..

Turklāt piedalīsies arī proteīna sintēzes procesā iesaistītie agrīnā ekspresijas gēni. MAPK ceļš (mitogēna aktivētie kināzes) regulē ģenētisko transkripciju. Tas novestu pie jauniem neironu savienojumiem.

Tādējādi, lai gan īstermiņa atmiņa ietver esošo olbaltumvielu modifikāciju un izmaiņas jau esošo sinapšu stiprumā, ilgtermiņa atmiņa prasa jaunu proteīnu sintēzi un jaunu savienojumu pieaugumu..

PKA, MAPK, CREB-1 un CREB-2 ceļiem īstermiņa atmiņa kļūst par ilgtermiņa atmiņu. Rezultātā tas atspoguļojas dendritisko muguriņu lieluma un formas izmaiņās. Kā arī neirona termināļa pogas paplašināšana.

Tradicionāli tika uzskatīts, ka šie mācību mehānismi notika tikai hipokampā. Tomēr zīdītājiem ir pierādīts, ka daudzos reģionos, piemēram, smadzenēs, talamā vai neocortex, var rasties ilgstošs potenciāls..

Ir arī konstatēts, ka ir vietas, kur gandrīz nav NMDA receptoru, un, pat ja parādās ilgtermiņa pilnvaras..

Ilgstoša depresija

Tāpat kā jūs varat iestatīt atmiņas, varat arī "aizmirst" citu informāciju, kas netiek apstrādāta. Šo procesu sauc par "ilgtermiņa depresiju" (DLP)..

Tas kalpo, lai izvairītos no piesātinājuma un notiek tad, kad presinaptiskajā neironā ir aktivitāte, bet ne postsynaptiskā vai otrādi. Vai arī tad, kad aktivizācija ir ļoti zema. Tādā veidā iepriekš minētās strukturālās izmaiņas pakāpeniski mainās.

Ilgtermiņa atmiņa un miega režīms

Dažādos pētījumos ir pierādīts, ka pietiekama atpūta ir būtiska, lai saglabātu atmiņas stabili.

Šķiet, ka mūsu ķermenis izmanto miega periodu, lai uzstādītu jaunas atmiņas, jo ārējā vide nerada traucējumus, kas padara procesu sarežģītu.

Tādējādi, vigilā mēs kodificējam un atjaunojam jau uzglabāto informāciju, bet miega laikā mēs nostiprinām to, ko mēs iemācījāmies dienas laikā.

Lai tas būtu iespējams, ir novērots, ka miega laikā aktivizēšanās notiek tajā pašā neironu tīklā, kas tika aktivizēts mācīšanās laikā. Tas nozīmē, ka miega laikā var izraisīt ilgstošu potencēšanu (vai ilgstošu depresiju).

Interesanti, ka pētījumi liecina, ka miega pēc mācīšanās pozitīvi ietekmē atmiņu. Vai nu 8 stundu miega laikā, 1 vai 2 stundu miega un pat 6 minūšu miega laikā.

Turklāt, jo mazāks laiks, kas iet starp mācīšanās periodu un sapni, jo lielāks ieguvums būs ilgtermiņa atmiņas glabāšanai..

Ilgtermiņa atmiņas traucējumi

Ir apstākļi, kuros var ietekmēt ilgtermiņa atmiņu. Piemēram, situācijās, kad mēs esam noguruši, kad mēs negaida pareizi vai ir stresa laiki.

Arī ilgtermiņa atmiņa pakāpeniski pasliktinās, kad mēs kļūstam vecāki.

No otras puses, patoloģiskie stāvokļi, kas ir visvairāk saistīti ar atmiņas problēmām, ir iegūti smadzeņu bojājumi un neirodeģeneratīvi traucējumi, piemēram, Alcheimera slimība..

Acīmredzot, jebkādi bojājumi, kas rodas struktūrās, kas atbalsta vai piedalās atmiņas veidošanā (piemēram, laika cilpas, hipokamps, amygdala uc), radītu sekas mūsu ilgtermiņa atmiņas veikalā.

Problēmas var rasties gan jau glabātās informācijas atcerēšanai (retrogrādē amnēzija), gan jaunu atmiņu glabāšanai (anterogrādē amnēzija)..

Atsauces

1. Caroni, P., Donato, F., un Mullers, D. (2012). Strukturālā plastiskums pēc mācīšanās: regulējums un funkcijas. Nature Reviews Neuroscience, 13 (7), 478-490.
2. Carrillo-Mora, Paul. (2010). Atmiņas sistēmas: vēsturiskais pārskats, klasifikācija un pašreizējās koncepcijas. Pirmā daļa: Vēsture, atmiņas taksonomija, ilgtermiņa atmiņas sistēmas: semantiskā atmiņa. Garīgā veselība, 33 (1), 85-93.
3. Diekelmanns, S., & Born, J. (2010). Miega atmiņas funkcija. Nature Reviews Neuroscience, 11 (2), 114-126.
4. Ilgtermiņa atmiņa. (s.f.). Saturs iegūts 2017. gada 11. janvārī no BrainHQ: brainhq.com.
5. Ilgtermiņa atmiņa. (2010). Izgūti no cilvēka atmiņas: human-memory.net.
6. Mayford, M., Siegelbaum, S.A., & Kandel, E. R. (2012). Sinapses un atmiņas glabāšana. Cold Spring Harbor perspektīvas bioloģijā, 4 (6), a005751.
7. McLeod, S. (2010). Ilgtermiņa atmiņa. Saturs iegūts no vienkārši psiholoģijas: simplypsychology.org.