Bagaimana Memori Manusia Bekerja?

PKC iota/lambda, CaMKII, WWC1/KIBRA, PKMzeta

Bagaimana molekul-molekul berorganisasi untuk membedakan satu memori dari memori lainnya? Mengapa setiap masukan sensorik tampak mencari kecocokan interpretasi, baik pada awalnya maupun akhirnya? Apa yang membuat memori menjadi cerdas? Mengapa memori terhadap sesuatu dapat menjadi dasar untuk kehati-hatian—atau tindakan—terhadap sesuatu yang lain? Bagaimana beberapa memori bertahan sementara yang lain memudar? Apakah ada perbedaan antara molekul yang mengatur memori dari molekul yang membuatnya permanen?

Ada dua elemen penentu dalam otak dalam beberapa studi memori, yaitu gen suatu molekul dan molekul itu sendiri. Jika gen diekspresikan—untuk ketersediaan molekul—maka memori akan berfungsi, begitulah istilahnya.

Sekarang, jika beberapa arsitektur konseptual memori dikembangkan, apakah itu akan didasarkan pada gen atau molekul? Diteorikan bahwa gen—seperti neuron—adalah inang, sementara molekul bersifat mekanis. Sederhananya, neuron dan gen harus ada agar molekul tersedia, tetapi molekullah yang memungkinkan memori. Itu seperti rumah dan fasilitas di dalamnya yang berguna bagi manusia.

Ini berarti bahwa dalam mengeksplorasi dasar ingatan manusia, molekul berada di depan gen dan neuron, secara konseptual. Setiap sinaps, kuat atau lemah, memiliki molekul di celahnya. Diteorikan bahwa pembentukan molekul-molekul ini secara berbeda, dalam satu set, dalam gugus neuron, menentukan satu ingatan dari yang berikutnya. Secara sederhana, sinaps dapat digambarkan sebagai katrol penyediaan, tetapi konfigurasi molekullah yang menentukan ingatan.

Ada beberapa molekul memori, WWC1 [atau KIBRA], PKC iota/lambda [PKCι/λ], CaMKII, PKMzeta [PKMζ], cGMP/PKG, cAMP, PKA, CRE, CREB-1, CREB-2, CPEB dan seterusnya. Pertanyaannya adalah untuk mengeksplorasi molekul apa yang menyusun memori dan molekul apa yang membuatnya bertahan lama.

Diketahui bahwa agar beberapa kenangan bertahan, pengulangan sering kali diperlukan. Selain itu, konsekuensi dapat memastikan bahwa kehati-hatian jangka panjang diterapkan. Kemudian mungkin ada kejadian paralel, katakanlah beberapa trauma atau hal lain yang dapat membuat kenangan bertahan. Mungkin juga ada pemahaman tentang hal itu.

Ada sebuah makalah baru-baru ini di Science , KIBRA yang menjangkarkan aksi PKMζ mempertahankan persistensi memori , yang menyatakan bahwa, "Bagaimana molekul berumur pendek dapat secara selektif mempertahankan potensiasi sinapsis yang diaktifkan untuk mempertahankan memori jangka panjang? Di sini, kita menemukan protein adaptor yang diekspresikan oleh ginjal dan otak (KIBRA), protein perancah postsinaptik yang secara genetik terkait dengan kinerja memori manusia, kompleks dengan protein kinase Mzeta (PKMζ), menjangkarkan aksi potensiasi kinase untuk mempertahankan potensiasi jangka panjang fase akhir (late-LTP) pada sinapsis yang diaktifkan. Dua antagonis dimerisasi KIBRA-PKMζ yang secara struktural berbeda mengganggu memori spasial jangka panjang dan late-LTP yang sudah terbentuk, namun keduanya tidak secara terukur memengaruhi transmisi sinaptik basal. Tidak ada antagonis yang memengaruhi LTP independen PKMζ atau memori yang dipertahankan dengan mengompensasi PKC pada tikus ζ-knockout; dengan demikian, kedua agen tersebut membutuhkan PKMζ untuk efeknya. Kompleks KIBRA-PKMζ mempertahankan memori yang berusia 1 bulan meskipun terjadi pergantian PKMζ. Oleh karena itu, bukan hanya PKMζ, atau KIBRA saja, tetapi interaksi berkelanjutan antara keduanya yang mempertahankan LTP akhir dan memori jangka panjang."

Jika KIBRA dan PKMζ harus berinteraksi untuk menghasilkan memori jangka panjang, apa asal muasal memori jangka panjang ini? Pengulangan, konsekuensi, kejadian paralel dari sesuatu, atau pemahaman akan suatu situasi?

Tidak mungkin bahwa molekul untuk keawetan memori dan konfigurasi memori benar-benar independen karena hal pertama yang sering kali terjadi adalah bentuk memori sebelum dapat bersifat permanen atau temporal.

Misalnya, mobil, pintu, jendela, sepatu, buku, perangkat, dan sebagainya memiliki jenis yang berbeda, dan memori menafsirkan semuanya. Memori tidak menyimpan semua mobil secara terpisah, tetapi sering kali mengumpulkan kesamaan antara dua atau lebih mobil lalu mengelompokkannya ke dalam apa yang disebut set tebal. Set tebal inilah yang dapat menjadi dasar permanen untuk penafsiran memori yang serupa, secara konseptual.

Jadi pertanyaannya adalah bagaimana set tebal bekerja? Kemudian untuk set tipis—di mana informasi yang paling unik disimpan—kemungkinan besar bersifat temporal karena hal-hal spesifik tentang setiap pintu hampir tidak diingat, tetapi hal-hal tentang pintu sering diketahui dan diingat.

Molekul dalam formasi memekanisasi memori, secara konseptual . Penempatan mereka dalam memori dapat menentukan apakah molekul permanen dapat bertindak terhadap mereka, secara konseptual. Pembukaan oleh molekul formasi [atau konfigurasi] yang memungkinkan molekul lain untuk bertindak, secara konseptual.

Ada pula peran relai dari satu bagian himpunan tebal ke bagian berikutnya, atau satu bagian memori ke bagian lainnya melalui sinyal listrik yang juga dapat menentukan kelonggaran molekul permanen, secara konseptual. Diteorikan bahwa sinyal listrik dalam suatu himpunan menyerang sinyal kimia, agar sesuai atau cocok dengan apa yang mungkin tersedia untuk interpretasi, pada awalnya atau akhirnya. Kemungkinan untuk interaksi awal dan akhir adalah karena sinyal listrik terbagi, dalam suatu himpunan, dengan beberapa mendahului yang lain, secara konseptual.

Penelitian dalam ilmu saraf seluler dan molekuler diperlukan untuk neurofarmakologi. Namun, ilmu saraf teoritis dapat menjadi jalan untuk membentuk cara menempatkan penelitian saat muncul pilihan yang tepat terhadap masalah pikiran.

Ada sebuah makalah baru-baru ini di Nature , Proses kompetitif membentuk plastisitas multi-sinaps di sepanjang segmen dendritik , yang menyatakan bahwa, "Neuron menerima ribuan masukan ke punjung dendritiknya, tempat sinapsis individual menjalani plastisitas yang bergantung pada aktivitas. Perubahan jangka panjang dalam kekuatan postsinaptik berkorelasi dengan perubahan dalam volume kepala tulang belakang. Besarnya dan arah plastisitas struktural tersebut - potensiasi (sLTP) dan depresi (sLTD) - bergantung pada jumlah dan distribusi spasial sinapsis yang terstimulasi. Namun, bagaimana neuron mengalokasikan sumber daya untuk menerapkan perubahan kekuatan sinaptik melintasi ruang dan waktu di antara sinapsis tetangga masih belum jelas. Di sini kami menggabungkan pendekatan eksperimental dan pemodelan untuk mengeksplorasi proses dasar yang mendasari plastisitas multi-tulang belakang. Kami menggunakan glutamat uncaging untuk menginduksi sLTP pada berbagai jumlah sinapsis yang berbagi cabang dendritik yang sama, dan kami membangun model yang menggabungkan komponen bergantung Ca2+ peran ganda yang menginduksi pertumbuhan atau penyusutan tulang belakang. Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa persaingan antar duri untuk mendapatkan sumber daya molekuler merupakan pendorong utama plastisitas multi-duri dan jarak spasial antara duri yang terstimulasi secara bersamaan memengaruhi dinamika duri yang dihasilkan."

Ada makalah terbaru lainnya di Nature , Images with harder-to-reconstruct visual representations leave stronger memory tracks , yang menyatakan bahwa, "Banyak dari apa yang kita ingat bukan karena seleksi yang disengaja, tetapi hanya produk sampingan dari persepsi. Ini menimbulkan pertanyaan mendasar tentang arsitektur pikiran: bagaimana persepsi berinteraksi dengan dan memengaruhi memori? Di sini, terinspirasi oleh proposal klasik yang mengaitkan pemrosesan persepsi dengan daya tahan memori, teori level-of-processing, kami menyajikan model pengkodean jarang untuk mengompresi penyisipan fitur gambar dan menunjukkan bahwa residu rekonstruksi dari model ini memprediksi seberapa baik gambar dikodekan ke dalam memori. Dalam kumpulan data memorabilitas terbuka dari gambar pemandangan, kami menunjukkan bahwa kesalahan rekonstruksi tidak hanya menjelaskan akurasi memori, tetapi juga latensi respons selama pengambilan, yang mencakup, dalam kasus terakhir, semua varians yang dijelaskan oleh model penglihatan saja yang kuat. Kami juga mengonfirmasi prediksi akun ini dengan 'psikofisika yang digerakkan oleh model'. Karya ini menetapkan kesalahan rekonstruksi sebagai sinyal penting yang menghubungkan persepsi dan memori, mungkin melalui modulasi adaptif pemrosesan persepsi."