Neuronale mekanismer af menneskelig episodisk hukommelse

Den hurtige dannelse af nye erindringer og tilbagekaldelse af gamle minder for at informere beslutninger er afgørende for menneskelig kognition, men de underliggende neurale mekanismer er stadig dårligt forstået. Det langsigtede mål med denne forskning er en forståelse af menneskelig hukommelse på kredsløbsniveau for at muliggøre udviklingen af ​​nye behandlinger til de ødelæggende virkninger af hukommelsesforstyrrelser. Studieeksperimenterne udnytter den sjældne mulighed for at optage in vivo fra menneskelige enkelte neuroner samtidigt i flere hjerneområder hos patienter, der gennemgår behandling for lægemiddelresistent epilepsi. Det overordnede mål er at fortsætte og udvide et multiinstitutionelt (Cedars Sinai/Caltech, Johns Hopkins, U Toronto, Children's/Harvard, UC Denver, UCSB), integreret og tværfagligt team. I fællesskab har efterforskerne ekspertisen og patientvolumen til at teste nøgleforudsigelser på det neurale substrat for menneskelig hukommelse. Undersøgelsen vil bruge en kombination af (i) in-vivo-optagelser hos vågne mennesker, der vurderer hukommelsesstyrke gennem konfidensvurderinger, (ii) fokal elektrisk stimulering for at teste kausalitet og (iii) beregningsmæssig analyse og modellering.

Disse teknikker vil blive anvendt til at undersøge tre overordnede hypoteser om mekanismerne for episodisk hukommelse. For det første at bestemme rollen af ​​vedvarende neuronal aktivitet i at oversætte arbejdshukommelser til langsigtede deklarative erindringer (Mål 1). For det andet at bestemme, hvordan deklarative erindringer omsættes til beslutninger (Mål 2). For det tredje at undersøge, hvordan hændelsessegmentering, tidsmæssig binding og genindsættelse under tidsmæssigt forlænget oplevelse letter episodisk hukommelse.

De forventede resultater af dette arbejde er en hidtil uset karakterisering af, hvordan episodiske erindringer dannes, hentes og bruges til beslutninger, og hvordan tidsmæssigt forlængede oplevelser segmenteres for at danne distinkte, men forbundne episoder. Dette arbejde er betydningsfuldt, fordi det bevæger sig ud over en "deleliste" af neuroner og hjerneområder ved at teste kredsløbsbaserede hypoteser ved samtidig at optage enkelt-neuroner fra flere frontale kortikale og subkortikale temporallapsområder hos mennesker, som danner, erklærer og beskriver deres minder. . Det foreslåede arbejde er usædvanligt innovativt, fordi det kombinerer enkelt-neuronoptagelser i flere områder i opførende mennesker, udvikler nye metoder til ikke-invasiv lokalisering af implanterede elektroder og elektrisk stimulering og direkte tester langvarige teoretiske forudsigelser om betydningen af ​​evidensakkumulering i hukommelsen hentning.

En anden væsentlig innovation er undersøgelsesholdet, som kombinerer patientvolumen og ekspertise fra flere større centre for maksimalt at udnytte de sjældne neurokirurgiske muligheder, der er til rådighed for direkte at studere det menneskelige nervesystem. Denne innovative tilgang tillader undersøgelse af mekanismer på kredsløbsniveau af menneskelig hukommelse, der ikke kan studeres ikke-invasivt hos mennesker eller i dyremodeller. Denne integrerede tværfaglige kombination af menneskelig in-vivo enkelt-neuron fysiologi, adfærd og modellering vil bidrage væsentligt til forståelsen af ​​de kredsløb og mønstre af neural aktivitet, der giver anledning til menneskelig hukommelse, hvilket er et centralt mål for menneskelig neurovidenskab i generelt og BRAIN-initiativet i særdeleshed.