人間の記憶はどのように機能するのでしょうか?

PKC イオタ/ラムダ、CaMKII、WWC1/KIBRA、PKMゼータ

分子はどのようにして記憶を他の記憶と区別するのでしょうか。感覚入力は最初または最終的に、適合または一致する解釈を探しているように見えるのはなぜでしょうか。記憶がインテリジェントになるのはなぜでしょうか。何かの記憶が、他の何かに対する警戒や行動の根拠になるのはなぜでしょうか。ある記憶は長く残り、他の記憶は薄れるのはなぜでしょうか。記憶を構成する分子と、記憶を永続させる分子の間には違いがあるのでしょうか。

いくつかの記憶研究では、脳には分子の遺伝子と分子という 2 つの定義要素があることがわかっています。遺伝子が発現して分子が利用可能になると、いわば記憶が機能します。

さて、記憶の概念的構造が開発されるとしたら、それは遺伝子に基づくものでしょうか、それとも分子に基づくものでしょうか。遺伝子はニューロンのように宿主であり、分子は機械化するという理論があります。簡単に言えば、分子が利用可能になるためにはニューロンと遺伝子が存在しなければなりませんが、記憶を可能にするのは分子です。それは、人々にとって便利な家とその中の設備のようなものです。

これは、人間の記憶の基礎を探る上で、分子が概念的に遺伝子やニューロンよりも先を進んでいることを意味します。強いシナプスでも弱いシナプスでも、すべてのシナプスの溝には分子があります。ニューロンのクラスター内でこれらの分子がセットで異なる形で形成されることで、ある記憶と次の記憶が特定されるという理論があります。簡単に言えば、シナプスは供給滑車と説明できますが、記憶を定義するのは分子の構成です。

いわゆる記憶分子には、WWC1 [または KIBRA]、PKC iota/lambda[PKCι/λ]、CaMKII、PKMzeta [PKMζ]、cGMP/PKG、cAMP、PKA、CRE、CREB-1、CREB-2、CPEB などがあります。問題は、どの分子が記憶を構成し、どの分子が記憶を持続させるのかを探ることです。

記憶が持続するには、繰り返しがしばしば必要であることが知られています。また、結果によって長期的な注意が払われることもあります。次に、トラウマなど、記憶を持続させる可能性のある他の何か、並行した出来事があるかもしれません。また、それに対する理解もあるかもしれません。

最近Scienceに発表された論文では、 PKMζ の作用を固定する KIBRA が記憶の持続性を維持し、次のように述べられています。「短寿命分子がどのようにして活性化シナプスの増強を選択的に維持し、長期記憶を維持できるのか。ここでは、ヒトの記憶パフォーマンスに遺伝的に関連するシナプス後足場タンパク質である腎臓および脳発現アダプタータンパク質 (KIBRA) がタンパク質キナーゼ Mzeta (PKMζ) と複合体を形成し、キナーゼの増強作用を固定して活性化シナプスで後期長期増強 (後期 LTP) を維持することを発見しました。KIBRA-PKMζ 二量体化に対する構造的に異なる 2 つの拮抗薬は、確立された後期 LTP および長期空間記憶を破壊しますが、どちらも基礎シナプス伝達に測定可能な影響を及ぼしません。どちらの拮抗薬も、PKMζ 非依存性 LTP または、PKC の補償によって維持される記憶には影響しません。 ζノックアウトマウス。したがって、両方の薬剤の効果にはPKMζが必要です。KIBRA-PKMζ複合体は、PKMζのターンオーバーにもかかわらず、1か月前の記憶を維持します。したがって、後期LTPと長期記憶を維持するのは、PKMζ単独でもKIBRA単独でもなく、両者の継続的な相互作用です。」

KIBRA と PKMζ が相互作用して長期記憶が生じる場合、長期記憶の起源は何でしょうか? 繰り返し、結果、何かの並行イベント、または状況の理解でしょうか?

記憶の永続性と記憶の構成の分子が完全に独立している可能性は低い。なぜなら、記憶が永続的または一時的になる前に、まず記憶の形式が決まることが多いからである。

たとえば、車、ドア、窓、靴、本、デバイスなどにはさまざまな種類があり、メモリはこれらすべてを解釈します。メモリはすべての車を個別に保存するのではなく、2 台以上の車に共通するものを集めて、それらを「厚いセット」と呼べるものにグループ化することがよくあります。この厚いセットは、概念的に類似したメモリを解釈するための永続的な基盤となる可能性があります。

では、厚いセットはどのように機能するのかという疑問が生じます。最もユニークな情報が格納されている薄いセットの場合、各ドアに関する具体的な事柄はほとんど記憶されていないものの、ドアに関する具体的な事柄はよく知られており、記憶されているため、一時的なものになる可能性が高いです。

形成中の分子は、概念的には記憶を機械化します。記憶の配置によって、永続的な分子が概念的にそれらに作用するかどうかが決定されます。形成[または構成]分子によって開かれることで、他の分子が概念的に作用できるようになります。

また、電気信号によって厚いセットの一部から次の部分へ、またはメモリの一部から他の部分へリレーする役割もあり、概念的には、永久分子の許容を決定することもあります。セット内の電気信号は、最初または最終的に解釈に利用できる可能性があるものに合うか一致するように、化学信号に衝突すると理論付けられています。最初と最後の相互作用の可能性は、電気信号がセット内で分割され、概念的には一部が他の信号より先に行われるためです。

細胞および分子神経科学の研究は神経薬理学に不可欠です。しかし、理論神経科学は、心の問題に対する垂直的な選択肢が出現したときに、研究をどのように位置付けるかを形作る道を先導する可能性があります。

Nature 誌に最近掲載された論文「競合プロセスが樹状突起セグメントに沿ったマルチシナプス可塑性を形成する」では、「ニューロンは樹状突起の枝分かれ部に何千もの入力を受け取り、そこで個々のシナプスが活動依存の可塑性を受ける。シナプス後強度の長期的な変化は、スパイン頭部の容積の変化と相関している。このような構造可塑性（増強（sLTP）と抑制（sLTD））の大きさと方向は、刺激されたシナプスの数と空間分布に依存する。しかし、ニューロンが空間と時間にわたって隣接するシナプス間のシナプス強度の変化を実行するためにリソースを割り当てる方法は不明である。ここでは、実験的アプローチとモデリング アプローチを組み合わせて、マルチスパイン可塑性の根底にある基本プロセスを探った。グルタミン酸アンケージングを使用して、同じ樹状突起の枝を共有するさまざまな数のシナプスで sLTP を誘発し、スパインの成長を誘発する二重の役割を持つ Ca2+ 依存性成分を組み込んだモデルを構築した。または収縮します。私たちの研究結果は、分子資源をめぐるスパイン間の競争がマルチスパイン可塑性の重要な要因であり、同時に刺激されたスパイン間の空間距離が結果として生じるスパインの動きに影響を与えることを示唆しています。」

Natureに最近掲載された別の論文「視覚表現の再構築が困難な画像はより強い記憶痕跡を残す」では、「私たちが記憶していることの多くは、意図的な選択によるものではなく、単に知覚の副産物である。これは、心の構造に関する基本的な疑問を提起する。つまり、知覚は記憶とどのように相互作用し、影響を与えるのか？ここでは、知覚処理と記憶の耐久性を関連付ける古典的な提案である処理レベル理論に着想を得て、画像の特徴埋め込みを圧縮するためのスパース符号化モデルを提示し、このモデルの再構築残差が画像が記憶にどの程度エンコードされるかを予測することを示す。シーン画像のオープンな記憶可能性データセットでは、再構築エラーが記憶の正確さだけでなく、検索中の応答待ち時間も説明し、後者の場合は、強力な視覚のみのモデルで説明されるすべての変動を包含することを示す。また、「モデル駆動型心理物理学」によるこの説明の予測も確認している。この研究は、おそらく知覚処理の適応変調を通じて、再構成エラーが知覚と記憶を結びつける重要な信号であることを確立しました。」