ringkasan: Sebuah studi baru menegaskan pepatah lama “latihan membuat sempurna.” Para peneliti menggunakan teknologi mutakhir untuk memantau 73.000 neuron pada tikus saat mereka mempelajari suatu tugas. Mereka menemukan bahwa latihan berulang memperkuat jalur saraf, mengubah representasi memori yang tidak stabil menjadi representasi yang stabil, sehingga menghasilkan peningkatan kinerja dan penguasaan.

Fakta-fakta kunci:

• Latihan berulang memperkuat dan menstabilkan jalur saraf di otak.
• “Mengkristal” sirkuit memori ini meningkatkan akurasi dan spontanitas keterampilan yang diperoleh.
• Penelitian ini menggunakan mikroskop optik inovatif untuk memvisualisasikan aktivitas saraf secara real time

sumber: Universitas Rockefeller

“Latihan membuat sempurna” bukan sekadar klise, menurut sebuah studi baru yang dilakukan oleh para peneliti di Universitas Rockefeller dan Universitas California. Sebaliknya, ini adalah resep untuk menguasai suatu tugas, karena mengulangi suatu aktivitas berulang kali akan memperkuat jalur saraf di otak Anda.

Seperti yang mereka jelaskan di alamPara ilmuwan menggunakan teknik canggih yang dikembangkan oleh Ali Pasha Waziri dari Rockefeller untuk memantau 73.000 neuron kortikal pada tikus secara bersamaan sementara hewan tersebut mempelajari dan mengulangi tugas yang diberikan selama periode dua minggu.

Studi tersebut mengungkapkan bahwa representasi memori berubah dari tidak stabil menjadi kaku dalam sirkuit memori yang berfungsi, memberikan wawasan mengapa kinerja menjadi lebih akurat dan otomatis setelah latihan berulang kali.

“Dalam penelitian ini, kami menunjukkan bagaimana memori kerja – kemampuan otak untuk menyimpan dan memproses informasi – meningkat seiring dengan latihan,” kata Waziri, kepala Laboratorium Neurosains dan Biofisika Rockefeller.

“Kami mengantisipasi bahwa wawasan ini tidak hanya akan meningkatkan pemahaman kita tentang pembelajaran dan ingatan, namun juga akan berdampak pada pengobatan gangguan terkait ingatan.”

Bayangkan tantangannya

Memori kerja sangat penting untuk berbagai fungsi kognitif, namun mekanisme di balik pembentukan, retensi, dan pengambilan memori – yang memungkinkan kita melakukan tugas yang telah kita lakukan sebelumnya tanpa harus mempelajarinya lagi – masih belum jelas dalam jangka waktu yang lama.

Untuk penelitian saat ini, para peneliti ingin mengamati stabilitas representasi memori kerja dari waktu ke waktu, dan apa peran representasi ini dalam kemampuan untuk melakukan tugas dengan terampil sesuai petunjuk.

Untuk melakukan hal ini, mereka berulang kali mencatat kelompok neuron pada tikus dalam jangka waktu yang relatif lama sementara hewan tersebut belajar dan menjadi ahli dalam tugas tertentu.

Namun mereka menghadapi tantangan yang berat: keterbatasan teknis menghambat kemampuan untuk menggambarkan aktivitas sejumlah besar neuron di seluruh otak secara real time, dalam jangka waktu yang lebih lama, dan pada kedalaman jaringan di korteks.

Para peneliti di Universitas California beralih ke Waziri, yang telah mengembangkan teknik pencitraan otak yang merupakan satu-satunya alat yang mampu menangkap sebagian besar korteks tikus secara real time dengan presisi dan kecepatan tinggi.

Waziri menyarankan agar mereka menggunakan light bead microscopy (LBM), teknik pencitraan volumetrik berkecepatan tinggi yang ia kembangkan yang memungkinkan analisis seluler in vivo untuk mencatat aktivitas populasi saraf hingga satu juta neuron – peningkatan jumlahnya sebesar 100 kali lipat. neuron. Yang bisa direkam secara bersamaan.

Transformasi saraf

Dalam studi saat ini, para peneliti menggunakan LBM untuk menggambarkan aktivitas seluler 73.000 neuron pada tikus secara bersamaan di kedalaman korteks yang berbeda dan melacak aktivitas neuron yang sama selama dua minggu ketika hewan tersebut mengidentifikasi, mengingat, dan mengulanginya. rangkaian bau. .

Mereka menemukan bahwa sirkuit memori kerja bergeser ketika tikus menguasai urutan yang benar. Pada awalnya, sirkuit tersebut tidak stabil, tetapi saat tikus mempraktikkan tugas tersebut berulang kali, sirkuit tersebut mulai menjadi stabil dan mengeras.

“Inilah yang kami sebut sebagai ‘kristalisasi’,” kata Waziri. “Hasilnya pada dasarnya menunjukkan bahwa pelatihan berulang tidak hanya meningkatkan penguasaan keterampilan, namun juga menyebabkan perubahan besar dalam sirkuit memori otak, membuat kinerja lebih akurat dan otomatis.”

“Jika kita membayangkan bahwa setiap neuron di otak mengeluarkan nada yang berbeda, maka melodi yang dihasilkan otak saat melakukan tugas tersebut berubah dari hari ke hari, namun kemudian menjadi lebih tepat dan serupa seiring dengan hewan yang terus melakukan tugas tersebut, ” tambah penulis koresponden dan ahli saraf di UCLA Peyman Golshani.

Yang penting, beberapa aspek dari penemuan ini secara unik dimungkinkan oleh kemampuan pencitraan jaringan LBM yang mendalam dan luas. Awalnya, para peneliti menggunakan pencitraan dua foton standar dari populasi saraf yang lebih kecil di lapisan kortikal yang lebih tinggi, namun gagal menemukan bukti konsolidasi memori.

Namun begitu mereka menggunakan LBM untuk merekam lebih dari 70.000 neuron di wilayah kortikal yang lebih dalam, mereka dapat mengamati kristalisasi representasi memori kerja yang menyertai peningkatan penguasaan tugas oleh tikus.

“Di masa depan, kita dapat membahas peran berbagai jenis neuron yang terlibat dalam memediasi mekanisme ini, dan khususnya interaksi berbagai jenis interneuron dengan sel rangsang,” kata Waziri.

“Kami juga tertarik untuk memahami bagaimana pembelajaran diterapkan dan dapat ditransfer ke konteks baru, yaitu bagaimana otak dapat menggeneralisasi tugas yang dipelajari ke masalah baru yang belum diketahui.”

Tentang berita penelitian memori ini

pengarang: Catherine Vine
sumber: Universitas Rockefeller
komunikasi: Catherine Vins – Universitas Rockefeller
gambar: Gambar dikreditkan ke Berita Neuroscience

Pencarian asli: Akses terbuka.
“Representasi memori kerja yang mudah menguap mengkristal dengan latihan“Ditulis oleh Alabasha Vaziri dan lainnya. alam

ringkasan

Representasi memori kerja yang mudah menguap mengkristal dengan latihan

Memori kerja, proses dimana informasi dipertahankan dan diproses secara sementara dalam waktu singkat, sangat penting untuk sebagian besar fungsi kognitif.

Namun, mekanisme yang mendasari pembentukan dan evolusi representasi saraf memori kerja pada tingkat populasi dalam jangka waktu lama masih belum jelas.

Di sini, untuk menentukan mekanisme ini, kami melatih tikus dengan kepala tetap untuk melakukan tugas asosiasi penciuman tertunda di mana tikus membuat keputusan berdasarkan identitas berurutan dari dua bau yang dipisahkan oleh penundaan 5 detik.

Penghambatan visual neuron motorik sekunder selama periode penundaan akhir dan masa pilihan sangat mengganggu kinerja tugas tikus.

Pencitraan kalsium endoskopi dari populasi saraf besar di korteks motorik sekunder (M2), korteks retrosplenial (RSA), dan korteks motorik primer (M1) menunjukkan bahwa banyak neuron selektif akhir muncul di M2 ketika tikus mempelajari tugas tersebut.

Akurasi decoding memori kerja tertunda meningkat secara signifikan di M2, tetapi tidak di M1 atau RSA, di mana tikus menjadi ahlinya.

Selama fase ahli awal, representasi memori kerja selama periode penundaan akhir berubah dalam beberapa hari, sedangkan representasi stimulus dan pilihan menjadi stabil.

Berbeda dengan pencitraan lapisan tunggal 2/3 (L2/3), pencitraan kalsium volumetrik simultan hingga 73.307 neuron M2, termasuk neuron L5 superfisial, juga mengungkapkan stabilisasi representasi memori kerja akhir seiring dengan berlanjutnya latihan.

Dengan demikian, aktivitas yang berhubungan dengan penundaan dan pilihan, yang penting untuk kinerja memori kerja, menyimpang selama pembelajaran dan tidak stabil sampai beberapa hari setelah kinerja ahli.