મોન્ટ્રીયલ, સ્મૃતિની કોયડાએ ઘણા લાંબા સમયથી ફિલસૂફો અને બુદ્ધિમત્તાઓને આકર્ષિત કર્યા છે. પ્લેટો અને એરિસ્ટોટલ માનતા હતા કે સ્મૃતિ માત્ર આત્મા અને મનના ક્ષેત્રમાં જ જોવા મળે છે, પરંતુ તેમાં શારીરિક કે ભૌતિક કંઈ નથી. સ્મરણશક્તિ આપણી સ્વ અને વ્યક્તિલક્ષી અનુભવોની ભાવના સાથે ગાઢ રીતે જોડાયેલી છે, પરંતુ ત્યાં ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ છે જે યાદ રાખવા સાથે સંકળાયેલી છે.
આધુનિક સામ્યતા મગજની મેમરી સાથે કમ્પ્યુટર મેમરીની તુલના કરવાનું પસંદ કરે છે, જ્યાં ચેતાકોષો તરીકે ઓળખાતા મગજના કોષોની પ્રવૃત્તિની સરખામણી હાર્ડ ડ્રાઈવમાં સંગ્રહિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર પેટર્નના દ્વિસંગી કોડ સાથે કરવામાં આવે છે. જો કે, કોમ્પ્યુટર ઉપકરણો ચેતાકોષોથી વિપરીત, તેમની નોકરીઓ કરવાને પરિણામે બદલાતા નથી.
સ્મૃતિઓનો સંગ્રહ અને પ્રક્રિયા કરવા માટે કાઈનેસિન નામના નેનોસ્કોપિક મોટર પ્રોટીનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે મેમરીના માળખાકીય કોડને બનાવવા માટે ચેતાકોષોની અંદર સામગ્રીને ખસેડે છે. આ નેનોસ્કોપિક કામદારો સામગ્રી પહોંચાડવા માટે લાંબા મોલેક્યુલર ટ્રેક પર વૈકલ્પિક પગલાઓનો ઉપયોગ કરીને "ચાળે છે".20 વર્ષોથી, ન્યુરોસાયન્ટિસ્ટો - મારા સહિત - જીવંત પ્રાણીઓમાં અદ્યતન માઇક્રોસ્કોપી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સ તરીકે ઓળખાતા માઇક્રોસ્કોપિક માળખાને અવલોકન કરવા માટે કરે છે, જે ચેતાકોષોના ડેંડ્રાઇટ્સ પર સતત ઉભરતા, મોર્ફિંગ અને રીગ્રેસીંગ કરે છે.
ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સ એ છે જ્યાં ચેતાકોષો અન્ય ચેતાકોષો સાથે સંપર્ક બનાવે છે અને સમગ્ર મગજમાં ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ બનાવે છે. ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન પ્લાસ્ટિસિટી, કારણ કે ડેંડ્રાઇટ આકારના આ ફેરફારને ઓળખવામાં આવે છે, મગજમાં ચેતાકોષીય રચનાઓની રેન્ડમ હિલચાલ કરતાં વધુ છે.
નવી યાદોને સંગ્રહિત કરવા માટે ઉભરતા સ્પાઇન્સઅમારા તાજેતરમાં પ્રકાશિત થયેલા અભ્યાસમાં, ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન પ્લાસ્ટિસિટીનું પ્રમાણ અમારી લેબમાં પ્રાણીઓના મેમરી પ્રદર્શન સાથે ખૂબ જ સહસંબંધ હોવાનું જણાયું છે. અમે ઉંદરોને દરેક વખતે જ્યારે ટોન વગાડવામાં આવે ત્યારે તેમને ઈલેક્ટ્રોકટ કરીને હાનિકારક સ્વરથી ડરવાનું શીખવ્યું; પછી, અમે હાનિકારક પરિસ્થિતિમાં વારંવાર એક જ સ્વર રજૂ કરીને ઉંદરને સમાન ડરને દૂર કરવાનું શીખવ્યું.
બે દિવસ પછી, ડરની માત્રા, જે ઉંદરો કેટલા સમય માટે સ્થિર હતા તે દર્શાવે છે, તે મેમરીની કામગીરી દર્શાવે છે. ચેતાકોષો પર અંકુરિત થતા ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સની સંખ્યા જેટલી વધારે છે, તેટલો ઓછો સમય તેઓ સ્થિર રહે છે.
એ જ રીતે, વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું કે મોટર મેમરી - તાલીમ પછી ઉંદર કેટલા સમય સુધી ફરતી સળિયા પર ચાલી શકે છે તે દર્શાવે છે - તે ચેતાકોષો પર ઉભરતા ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સની સંખ્યા સાથે પણ સંકળાયેલ છે.જ્યારે ઓપ્ટોજેનેટિક્સ નામની અત્યાધુનિક ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને આ નવા બનેલા ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સને ખંજવાળવામાં આવે છે, ત્યારે ઉંદર તેમની મોટર મેમરી ગુમાવે છે અને જાણે કે તેઓને તાલીમ જ ન મળી હોય તેમ કાર્ય કરે છે.
આ પુરાવા અમે મેમરીને કેવી રીતે સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે તે કેવી રીતે સમજીએ છીએ તેની મજબૂત અસર કરે છે. સમગ્ર ચેતાકોષની સર્વ-અથવા-કંઈ પ્રવૃત્તિ ઉપરાંત, મેમરીના માળખાકીય નિશાનો ચેતાકોષો પરના ડેંડ્રિટીક સ્પાઇન્સ તરીકે ઓળખાતી માઇક્રોસ્કોપિક રચનાઓની પેટર્ન દ્વારા રચાય છે.
સ્પાઇન્સ પર પરમાણુ કાર્ગો પહોંચાડવાઆ શોધે બીજો પડકાર ઉભો કર્યો: ન્યુરોન્સને કેવી રીતે ખબર પડે છે કે તેમની શાખાઓ પર આ મેમરી કોડ્સ "બિલ્ડ" કરવા માટે ક્યાં છે? આ સ્થાનો ચોક્કસ હોવા જોઈએ કારણ કે તેઓ વિવિધ અનુભવોને સંબંધિત ન્યુરલ સર્કિટ બનાવવા માટે વિવિધ ચેતાકોષો સાથેના સંપર્ક બિંદુઓને અનુરૂપ છે.
મોટાભાગની સેલ્યુલર સામગ્રીઓ સેલ બોડીમાં સંશ્લેષિત થતી હોવાથી, મેમરી કોડ્સનું ચોક્કસ બાંધકામ હાંસલ કરવા માટે ન્યુરોન્સની અંદર સામગ્રી પહોંચાડવા માટે ટ્રાન્સપોર્ટર હોવું આવશ્યક છે.
અમારા અભ્યાસમાં, અમે અનુમાન કર્યું છે કે ડેન્ડ્રીટિક સ્પાઇન્સ "બિલ્ડિંગ" માટે મોલેક્યુલર સામગ્રી પહોંચાડવા માટે કાઇનેસિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ સાબિત કરવા માટે, અમે ફ્લોરોસન્ટ માર્કર સાથે કાઇનેસિન દ્વારા વહન કરવા માટે જાણીતા મોલેક્યુલર કાર્ગોને ટેગ કર્યા છે, જેથી અમે માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ કાઇનેસિનની હિલચાલને અનુસરી શકીએ. આ અદ્યતન માઇક્રોસ્કોપી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, અમે ઉંદરમાં ડર પેદા કરવા અને દૂર કરવા પહેલાં અને પછી મગજમાં કાઇનેસિનની હિલચાલને ટ્રેક કરી શકીએ છીએ.ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન મેમરી કોડ બનાવવા માટે કાઇનેસિનનું કાર્ય ખરેખર જરૂરી હતું કે કેમ તે સમજવા માટે અમે ઉંદરના બીજા જૂથમાંથી આનુવંશિક રીતે કાઇન્સિન દૂર કર્યા. અમને જાણવા મળ્યું કે કાઇનેસિન સાથેના સામાન્ય ઉંદરમાં, ડેંડ્રાઇટ્સ પર ચોક્કસ સ્થાન પર જવા માટે કાઇનેસિન માટે મિનિટોની સરખામણીમાં ઘણા કલાકો લાગ્યા, જ્યાં ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સ બહાર નીકળી શકે છે. જો મગજમાંથી કાઈનેસિન દૂર કરવામાં આવે, તો ટેગ કરેલા મોલેક્યુલર કાર્ગોએ હલનચલન ઘટાડ્યું હતું અને પરિણામે, ડેંડ્રિટિક સ્પાઈન્સની સંખ્યા સંપૂર્ણપણે બદલાઈ ગઈ હતી અને બનેલા લોકોની સ્થિરતા નોંધપાત્ર રીતે અવરોધાઈ હતી.
કાઇનેસિન વિના, ઉંદર અમારા અભ્યાસમાં યોગ્ય રીતે શીખી શકતા નથી અથવા મેમરી બનાવી શકતા નથી.
યાદશક્તિને સમજવીઆ પ્રથમ વખત છે જ્યારે સ્ટ્રક્ચરલ મેમરી કોડ રચનાની પ્રક્રિયાને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવી છે, જેમાં જીવંત મગજમાં મેમરીના માળખાકીય કોડના નિર્માણ માટે શીખવાના અનુભવને અનુસરીને ડેન્ડ્રીટિક સ્પાઇન્સ બનાવવા માટેના પરિવહન તરીકે કાઈનેસિનને ઓળખવામાં આવે છે. આ માળખાકીય મેમરી કોડ માહિતીના બાઈનરી એન્કોડિંગ કરતાં પણ વધુ જટિલ પરિમાણ પ્રદાન કરી શકે છે.
મગજમાં મોટા પાયા પર આ ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન સ્ટ્રક્ચરલ કોડ્સની વધુ સમજણ અને સંભવિત મેપિંગ તબીબી પરિસ્થિતિઓમાં મેમરી ફંક્શન્સને ચાલાકી કરવાના નવા રસ્તાઓ ખોલી શકે છે. (વાતચીત) NSA
NSA
આધુનિક સામ્યતા મગજની મેમરી સાથે કમ્પ્યુટર મેમરીની તુલના કરવાનું પસંદ કરે છે, જ્યાં ચેતાકોષો તરીકે ઓળખાતા મગજના કોષોની પ્રવૃત્તિની સરખામણી હાર્ડ ડ્રાઈવમાં સંગ્રહિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર પેટર્નના દ્વિસંગી કોડ સાથે કરવામાં આવે છે. જો કે, કોમ્પ્યુટર ઉપકરણો ચેતાકોષોથી વિપરીત, તેમની નોકરીઓ કરવાને પરિણામે બદલાતા નથી.
સ્મૃતિઓનો સંગ્રહ અને પ્રક્રિયા કરવા માટે કાઈનેસિન નામના નેનોસ્કોપિક મોટર પ્રોટીનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે મેમરીના માળખાકીય કોડને બનાવવા માટે ચેતાકોષોની અંદર સામગ્રીને ખસેડે છે. આ નેનોસ્કોપિક કામદારો સામગ્રી પહોંચાડવા માટે લાંબા મોલેક્યુલર ટ્રેક પર વૈકલ્પિક પગલાઓનો ઉપયોગ કરીને "ચાળે છે".20 વર્ષોથી, ન્યુરોસાયન્ટિસ્ટો - મારા સહિત - જીવંત પ્રાણીઓમાં અદ્યતન માઇક્રોસ્કોપી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સ તરીકે ઓળખાતા માઇક્રોસ્કોપિક માળખાને અવલોકન કરવા માટે કરે છે, જે ચેતાકોષોના ડેંડ્રાઇટ્સ પર સતત ઉભરતા, મોર્ફિંગ અને રીગ્રેસીંગ કરે છે.
ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સ એ છે જ્યાં ચેતાકોષો અન્ય ચેતાકોષો સાથે સંપર્ક બનાવે છે અને સમગ્ર મગજમાં ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ બનાવે છે. ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન પ્લાસ્ટિસિટી, કારણ કે ડેંડ્રાઇટ આકારના આ ફેરફારને ઓળખવામાં આવે છે, મગજમાં ચેતાકોષીય રચનાઓની રેન્ડમ હિલચાલ કરતાં વધુ છે.
નવી યાદોને સંગ્રહિત કરવા માટે ઉભરતા સ્પાઇન્સઅમારા તાજેતરમાં પ્રકાશિત થયેલા અભ્યાસમાં, ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન પ્લાસ્ટિસિટીનું પ્રમાણ અમારી લેબમાં પ્રાણીઓના મેમરી પ્રદર્શન સાથે ખૂબ જ સહસંબંધ હોવાનું જણાયું છે. અમે ઉંદરોને દરેક વખતે જ્યારે ટોન વગાડવામાં આવે ત્યારે તેમને ઈલેક્ટ્રોકટ કરીને હાનિકારક સ્વરથી ડરવાનું શીખવ્યું; પછી, અમે હાનિકારક પરિસ્થિતિમાં વારંવાર એક જ સ્વર રજૂ કરીને ઉંદરને સમાન ડરને દૂર કરવાનું શીખવ્યું.
બે દિવસ પછી, ડરની માત્રા, જે ઉંદરો કેટલા સમય માટે સ્થિર હતા તે દર્શાવે છે, તે મેમરીની કામગીરી દર્શાવે છે. ચેતાકોષો પર અંકુરિત થતા ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સની સંખ્યા જેટલી વધારે છે, તેટલો ઓછો સમય તેઓ સ્થિર રહે છે.
એ જ રીતે, વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું કે મોટર મેમરી - તાલીમ પછી ઉંદર કેટલા સમય સુધી ફરતી સળિયા પર ચાલી શકે છે તે દર્શાવે છે - તે ચેતાકોષો પર ઉભરતા ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સની સંખ્યા સાથે પણ સંકળાયેલ છે.જ્યારે ઓપ્ટોજેનેટિક્સ નામની અત્યાધુનિક ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને આ નવા બનેલા ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સને ખંજવાળવામાં આવે છે, ત્યારે ઉંદર તેમની મોટર મેમરી ગુમાવે છે અને જાણે કે તેઓને તાલીમ જ ન મળી હોય તેમ કાર્ય કરે છે.
આ પુરાવા અમે મેમરીને કેવી રીતે સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે તે કેવી રીતે સમજીએ છીએ તેની મજબૂત અસર કરે છે. સમગ્ર ચેતાકોષની સર્વ-અથવા-કંઈ પ્રવૃત્તિ ઉપરાંત, મેમરીના માળખાકીય નિશાનો ચેતાકોષો પરના ડેંડ્રિટીક સ્પાઇન્સ તરીકે ઓળખાતી માઇક્રોસ્કોપિક રચનાઓની પેટર્ન દ્વારા રચાય છે.
સ્પાઇન્સ પર પરમાણુ કાર્ગો પહોંચાડવાઆ શોધે બીજો પડકાર ઉભો કર્યો: ન્યુરોન્સને કેવી રીતે ખબર પડે છે કે તેમની શાખાઓ પર આ મેમરી કોડ્સ "બિલ્ડ" કરવા માટે ક્યાં છે? આ સ્થાનો ચોક્કસ હોવા જોઈએ કારણ કે તેઓ વિવિધ અનુભવોને સંબંધિત ન્યુરલ સર્કિટ બનાવવા માટે વિવિધ ચેતાકોષો સાથેના સંપર્ક બિંદુઓને અનુરૂપ છે.
મોટાભાગની સેલ્યુલર સામગ્રીઓ સેલ બોડીમાં સંશ્લેષિત થતી હોવાથી, મેમરી કોડ્સનું ચોક્કસ બાંધકામ હાંસલ કરવા માટે ન્યુરોન્સની અંદર સામગ્રી પહોંચાડવા માટે ટ્રાન્સપોર્ટર હોવું આવશ્યક છે.
અમારા અભ્યાસમાં, અમે અનુમાન કર્યું છે કે ડેન્ડ્રીટિક સ્પાઇન્સ "બિલ્ડિંગ" માટે મોલેક્યુલર સામગ્રી પહોંચાડવા માટે કાઇનેસિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ સાબિત કરવા માટે, અમે ફ્લોરોસન્ટ માર્કર સાથે કાઇનેસિન દ્વારા વહન કરવા માટે જાણીતા મોલેક્યુલર કાર્ગોને ટેગ કર્યા છે, જેથી અમે માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ કાઇનેસિનની હિલચાલને અનુસરી શકીએ. આ અદ્યતન માઇક્રોસ્કોપી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, અમે ઉંદરમાં ડર પેદા કરવા અને દૂર કરવા પહેલાં અને પછી મગજમાં કાઇનેસિનની હિલચાલને ટ્રેક કરી શકીએ છીએ.ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન મેમરી કોડ બનાવવા માટે કાઇનેસિનનું કાર્ય ખરેખર જરૂરી હતું કે કેમ તે સમજવા માટે અમે ઉંદરના બીજા જૂથમાંથી આનુવંશિક રીતે કાઇન્સિન દૂર કર્યા. અમને જાણવા મળ્યું કે કાઇનેસિન સાથેના સામાન્ય ઉંદરમાં, ડેંડ્રાઇટ્સ પર ચોક્કસ સ્થાન પર જવા માટે કાઇનેસિન માટે મિનિટોની સરખામણીમાં ઘણા કલાકો લાગ્યા, જ્યાં ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સ બહાર નીકળી શકે છે. જો મગજમાંથી કાઈનેસિન દૂર કરવામાં આવે, તો ટેગ કરેલા મોલેક્યુલર કાર્ગોએ હલનચલન ઘટાડ્યું હતું અને પરિણામે, ડેંડ્રિટિક સ્પાઈન્સની સંખ્યા સંપૂર્ણપણે બદલાઈ ગઈ હતી અને બનેલા લોકોની સ્થિરતા નોંધપાત્ર રીતે અવરોધાઈ હતી.
કાઇનેસિન વિના, ઉંદર અમારા અભ્યાસમાં યોગ્ય રીતે શીખી શકતા નથી અથવા મેમરી બનાવી શકતા નથી.
યાદશક્તિને સમજવીઆ પ્રથમ વખત છે જ્યારે સ્ટ્રક્ચરલ મેમરી કોડ રચનાની પ્રક્રિયાને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવી છે, જેમાં જીવંત મગજમાં મેમરીના માળખાકીય કોડના નિર્માણ માટે શીખવાના અનુભવને અનુસરીને ડેન્ડ્રીટિક સ્પાઇન્સ બનાવવા માટેના પરિવહન તરીકે કાઈનેસિનને ઓળખવામાં આવે છે. આ માળખાકીય મેમરી કોડ માહિતીના બાઈનરી એન્કોડિંગ કરતાં પણ વધુ જટિલ પરિમાણ પ્રદાન કરી શકે છે.
મગજમાં મોટા પાયા પર આ ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન સ્ટ્રક્ચરલ કોડ્સની વધુ સમજણ અને સંભવિત મેપિંગ તબીબી પરિસ્થિતિઓમાં મેમરી ફંક્શન્સને ચાલાકી કરવાના નવા રસ્તાઓ ખોલી શકે છે. (વાતચીત) NSA
NSA
