인간의 기억은 어떻게 작동하는가?

PKC 이오타/람다, CaMKII, WWC1/KIBRA, PKM제타

분자는 어떻게 하나의 기억을 다른 기억과 구분하기 위해 조직화되는가? 왜 모든 감각적 입력이 처음이나 마지막에 해석의 적합성이나 일치를 찾는 것처럼 보이는가? 어떤 기억을 지적으로 만드는 것은 무엇인가? 왜 무언가에 대한 기억이 다른 무언가에 대한 주의나 행동의 기초가 될 수 있는가? 어떤 기억은 지속되고 어떤 기억은 사라지는가? 기억을 구성하는 분자와 영구적으로 만드는 분자 사이에는 차이가 있는가?

여러 기억 연구에서 뇌에는 두 가지 결정적 요소가 있습니다. 분자의 유전자와 분자입니다. 유전자가 표현된다면(분자의 가용성을 위해) 기억이 작동할 것입니다.

이제 기억의 개념적 구조가 개발된다면, 그것은 유전자에 근거할 것인가, 아니면 분자에 근거할 것인가? 유전자는 뉴런과 마찬가지로 숙주이고, 분자는 기계화한다는 이론이 있습니다. 간단히 말해, 뉴런과 유전자는 분자를 이용할 수 있도록 존재해야 하지만, 기억을 가능하게 하는 것은 분자입니다. 그것은 사람들에게 유용한 집과 그 안의 시설과 같습니다.

이는 인간 기억의 기초를 탐구할 때 분자가 개념적으로 유전자와 뉴런보다 앞서 있다는 것을 의미합니다. 강하든 약하든 모든 시냅스는 틈새에 분자를 가지고 있습니다. 이러한 분자가 뉴런 클러스터에서 집합적으로 다르게 형성됨에 따라 하나의 기억과 다른 기억을 구분한다는 이론이 있습니다. 간단히 말해, 시냅스는 공급 풀리로 설명할 수 있지만, 기억을 정의하는 것은 분자의 구성입니다.

소위 기억 분자에는 WWC1[또는 KIBRA], PKC iota/lambda[PKCι/λ], CaMKII, PKMzeta[PKMζ], cGMP/PKG, cAMP, PKA, CRE, CREB-1, CREB-2, CPEB 등이 있습니다. 질문은 어떤 분자가 기억을 구조화하고 어떤 분자가 기억을 지속시키는지 탐구하는 것입니다.

어떤 기억은 지속되기 위해 종종 반복이 필요하다는 것은 알려져 있습니다. 또한, 결과는 장기적인 주의가 적용되도록 보장할 수 있습니다. 그런 다음, 기억을 지속시킬 수 있는 평행한 사건, 즉 어떤 트라우마나 다른 것이 있을 수 있습니다. 또한 그것에 대한 이해가 있을 수도 있습니다.

최근 Science 에 실린 논문에서 KIBRA는 PKMζ의 작용을 고정하여 기억의 지속성을 유지한다라는 제목의 논문에서 "단명 분자가 활성화된 시냅스의 강화를 선택적으로 유지하여 장기 기억을 유지하는 방법은 무엇일까?"라고 언급했습니다. 여기서 우리는 인간의 기억 성능과 유전적으로 연결된 시냅스 후 지지대 단백질인 신장 및 뇌 발현 어댑터 단백질(KIBRA)이 단백질 키나제 Mzeta(PKMζ)와 복합체를 이루어 키나제의 강화 작용을 고정하여 활성화된 시냅스에서 후기 장기 강화(late-LTP)를 유지한다는 것을 발견했습니다. KIBRA-PKMζ 이량체화의 두 가지 구조적으로 다른 길항제는 확립된 후기 LTP 및 장기 공간 기억을 방해하지만, 둘 다 기저 시냅스 전달에 측정 가능한 영향을 미치지는 않습니다. 두 길항제 모두 ζ-녹아웃 마우스에서 보상 PKC에 의해 유지되는 PKMζ-독립적 LTP 또는 기억에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 두 작용제 모두 효과를 위해 PKMζ가 필요합니다. KIBRA-PKMζ 복합체는 PKMζ 회전에도 불구하고 1개월 된 기억을 유지합니다. 따라서 PKMζ만이 아니고 KIBRA만이 아니라 두 가지 간의 지속적인 상호 작용이 후기 LTP와 장기 기억을 유지합니다."

만약 KIBRA와 PKMζ가 장기 기억을 내기 위해 상호작용해야 한다면, 장기 기억의 출처는 무엇일까요? 반복, 결과, 무언가의 병행 사건, 아니면 상황에 대한 이해일까요?

기억의 영구성과 기억 구성을 담당하는 분자가 완전히 독립되어 있을 가능성은 낮습니다. 왜냐하면 기억은 영구적이거나 일시적이기 전에 종종 형태가 먼저 결정되기 때문입니다.

예를 들어, 자동차, 문, 창문, 신발, 책, 기기 등은 서로 다른 유형이 있으며, 기억은 모든 것을 해석합니다. 기억은 모든 자동차를 따로 저장하지 않지만, 종종 두 개 이상의 자동차에서 공통적인 것을 수집하여 두꺼운 세트라고 할 수 있는 것으로 그룹화합니다. 개념적으로 유사한 기억을 해석하는 영구적인 기반이 될 수 있는 것은 바로 이 두꺼운 세트입니다.

그렇다면 질문은 두꺼운 세트가 어떻게 작동하는가입니다. 그러면 가장 고유한 정보가 저장되는 얇은 세트의 경우 모든 문에 대한 구체적인 사항은 거의 기억되지 않지만 문의 사항은 종종 알려지고 기억되기 때문에 일시적일 가능성이 높습니다.

형성 분자는 개념적으로 기억을 기계화합니다 . 기억의 배치는 영구 분자가 개념적으로 작용할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 형성[또는 구성] 분자에 의한 개방은 다른 분자가 개념적으로 작용할 수 있도록 허용할 수 있습니다.

또한 두꺼운 세트의 한 부분에서 다른 부분으로, 또는 메모리의 한 부분에서 다른 부분으로 릴레이의 역할이 있는데, 이는 전기 신호에 의해 영구 분자의 허용을 개념적으로 결정할 수도 있습니다. 세트의 전기 신호는 화학 신호에 부딪혀서 처음이나 마지막에 해석에 사용할 수 있는 것과 일치하거나 맞춥니다. 초기 및 최종 상호 작용의 가능성은 전기 신호가 세트에서 분리되어 일부는 다른 신호보다 앞서기 때문에 개념적으로 가능합니다.

세포 및 분자 신경과학 연구는 신경약리학에 필요합니다. 그러나 이론적 신경과학은 정신 문제에 대한 수직적 옵션에 대한 연구가 등장함에 따라 연구를 배치하는 방법을 형성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Nature 에 최근 게재된 논문인 경쟁적 과정은 수상돌기 분절을 따라 다중 시냅스 가소성을 형성하는데 , "뉴런은 수상돌기 가지에 수천 개의 입력을 받고, 개별 시냅스는 활동에 따라 가소성을 겪습니다. 시냅스 후 강도의 장기적인 변화는 척추 머리 부피의 변화와 상관관계가 있습니다. 이러한 구조적 가소성의 크기와 방향, 즉 강화(sLTP)와 억제(sLTD)는 자극된 시냅스의 수와 공간적 분포에 따라 달라집니다. 그러나 뉴런이 이웃 시냅스 사이에서 공간과 시간에 걸쳐 시냅스 강도 변화를 구현하기 위해 리소스를 어떻게 할당하는지는 여전히 불분명합니다. 여기서 우리는 실험적 접근 방식과 모델링 접근 방식을 결합하여 다중 척추 가소성의 근저에 있는 기본적 프로세스를 탐구했습니다. 우리는 글루타메이트 언케이징을 사용하여 동일한 수상돌기 가지를 공유하는 다양한 수의 시냅스에서 sLTP를 유도했고, 척추 성장 또는 수축을 유도하는 이중 역할 Ca2+-의존적 구성 요소를 통합한 모델을 구축했습니다. "연구 결과에 따르면, 분자 자원을 놓고 벌어지는 가시들 간의 경쟁이 다중 가시 가소성의 주요 요인이며, 동시에 자극되는 가시들 간의 공간적 거리가 결과적으로 나타나는 가시 역학에 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다."

Nature 에 게재된 최근 논문 Images withhard-to-reconstruct visual representations leave strengthener memory traces 라는 제목의 논문에서는 "우리가 기억하는 것의 대부분은 의도적인 선택 때문이 아니라 단순히 지각의 부산물입니다. 이는 마음의 구조에 대한 근본적인 질문을 제기합니다. 지각은 어떻게 기억과 상호 작용하고 기억에 영향을 미칠까요? 여기서는 지각 처리를 기억 내구성과 관련시키는 고전적 제안인 처리 수준 이론에서 영감을 얻어 이미지의 피처 임베딩을 압축하기 위한 희소 코딩 모델을 제시하고 이 모델의 재구성 잔차가 이미지가 메모리에 얼마나 잘 인코딩되는지 예측한다는 것을 보여줍니다. 장면 이미지의 개방형 기억성 데이터 세트에서 재구성 오류가 메모리 정확도뿐만 아니라 검색 중 응답 지연 시간도 설명하며, 후자의 경우 강력한 시각 전용 모델에서 설명하는 모든 분산을 포괄한다는 것을 보여줍니다. 또한 '모델 기반 심리물리학'으로 이 설명에 대한 예측을 확인합니다. 이 연구는 재구성 오류가 지각과 기억을 연결하는 중요한 신호라는 사실을 확립했으며, 이는 지각 처리의 적응적 조절을 통해 가능할 수 있다고 설명합니다.