Neuronalne mechanizmy ludzkiej pamięci epizodycznej

Szybkie tworzenie nowych wspomnień i przywoływanie starych wspomnień w celu podejmowania decyzji jest niezbędne dla ludzkiego poznania, ale leżące u jego podstaw mechanizmy neuronalne pozostają słabo poznane. Długoterminowym celem tych badań jest zrozumienie ludzkiej pamięci na poziomie obwodów, aby umożliwić opracowanie nowych metod leczenia niszczycielskich skutków zaburzeń pamięci. Eksperymenty badawcze wykorzystują rzadką możliwość jednoczesnego rejestrowania in vivo pojedynczych neuronów ludzkich w wielu obszarach mózgu u pacjentów poddawanych leczeniu padaczki lekoopornej. Ogólnym celem jest kontynuacja i rozszerzenie wieloinstytucjonalnego (Cedars Sinai/Caltech, Johns Hopkins, U Toronto, Children's/Harvard, UC Denver, UCSB), zintegrowanego i multidyscyplinarnego zespołu. Wspólnie badacze dysponują wiedzą fachową i liczbą pacjentów, aby przetestować kluczowe przewidywania na neuronowym podłożu ludzkiej pamięci. Badanie będzie wykorzystywać kombinację (i) nagrań in vivo u przytomnych ludzi, oceniających siłę pamięci za pomocą ocen ufności, (ii) ogniskowej stymulacji elektrycznej w celu sprawdzenia związku przyczynowego oraz (iii) analizy obliczeniowej i modelowania.

Techniki te zostaną zastosowane do zbadania trzech nadrzędnych hipotez dotyczących mechanizmów pamięci epizodycznej. Po pierwsze, określenie roli trwałej aktywności neuronalnej w tłumaczeniu pamięci roboczej na długoterminową pamięć deklaratywną (Cel 1). Po drugie, ustalenie, w jaki sposób wspomnienia deklaratywne przekładają się na decyzje (Cel 2). Po trzecie, zbadanie, w jaki sposób segmentacja zdarzeń, wiązanie czasowe i przywracanie podczas doświadczenia rozciągniętego w czasie ułatwiają pamięć epizodyczną.

Oczekiwanymi rezultatami tej pracy jest bezprecedensowa charakterystyka tego, w jaki sposób wspomnienia epizodyczne są tworzone, odzyskiwane i wykorzystywane do podejmowania decyzji oraz w jaki sposób rozciągnięte w czasie doświadczenia są segmentowane w celu utworzenia odrębnych, ale powiązanych epizodów. Ta praca jest znacząca, ponieważ wykracza poza „listę części” neuronów i obszarów mózgu poprzez testowanie hipotez opartych na obwodach poprzez jednoczesne rejestrowanie pojedynczych neuronów z wielu obszarów płata skroniowego czołowego i podkorowego u ludzi, którzy tworzą, deklarują i opisują swoje wspomnienia . Proponowana praca jest niezwykle innowacyjna, ponieważ łączy zapisy pojedynczych neuronów w wielu obszarach zachowania się ludzi, rozwija nowe metody nieinwazyjnej lokalizacji wszczepionych elektrod i stymulacji elektrycznej oraz bezpośrednio testuje wieloletnie przewidywania teoretyczne dotyczące roli gromadzenia dowodów w pamięci wyszukiwanie.

Drugą znaczącą innowacją jest zespół badawczy, który łączy liczbę pacjentów i wiedzę fachową kilku głównych ośrodków, aby maksymalnie wykorzystać rzadkie dostępne możliwości neurochirurgiczne do bezpośredniego badania ludzkiego układu nerwowego. To innowacyjne podejście umożliwia badanie mechanizmów ludzkiej pamięci na poziomie obwodów, których nie można badać nieinwazyjnie u ludzi ani na modelach zwierzęcych. To zintegrowane, multidyscyplinarne połączenie ludzkiej fizjologii, zachowania i modelowania pojedynczego neuronu in vivo znacząco przyczyni się do zrozumienia obwodów i wzorców aktywności neuronalnej, które dają początek ludzkiej pamięci, co jest głównym celem ludzkiej neuronauki w ogólnie, a inicjatywa BRAIN w szczególności.