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Meilleure compréhension des mécanismes neuronaux de l'apprentissage à long terme

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En forgeant qu'on devient forgeron - ou du moins c'est ce que nous a dit que nous luttons sans fin par le biais de séries de tables de multiplication, but kicks échelles et piano - et il semble, en se fondant sur l'expérience personnelle de beaucoup, pour être vrai . C'est pourquoi spécialistes des neurosciences ont été étonnés par des données montrant que au niveau des synapses, ou des connexions entre neurones, augmenté, répétitif stimulation précoce pourrait effectivement inverser les gains en force synaptique. Maintenant, les spécialistes des neurosciences de l'Université Carnegie Mellon et de l'Institut Max Planck a découvert le mécanisme qui résout ce paradoxe apparent. Les résultats sont publiés dans le numéro de Janvier 4 Science.

Ce mécanisme explique en outre comment renforcer les synapses cérébrales en réponse à de nouvelles expériences. Des recherches antérieures par Carnegie Mellon chercheur et auteur principal de l'étude, Alison Barth a montré qu'il existe un lien entre la plasticité synaptique, ou des changements, et l'apprentissage et la mémoire. Toutefois, on savait peu de choses sur les mécanismes qui sous-tendent l'apprentissage qui se produit sur de plus longues échéances, à la formation continue ou la pratique.

Les scientifiques ont démontré que la N-méthyl-D-aspartate (NMDA) récepteurs sont nécessaires pour lancer la plasticité synaptique dans ce mécanisme, ce qui est le cas dans de nombreuses zones du cerveau. En effet, il est de plus en plus clair que ces récepteurs sont nécessaires pour le type de renforcement synaptique qui se produit au cours de l'apprentissage.

Barth et ses collègues ont découvert que les récepteurs NMDA subir une sorte de Jekyll et Hyde de transition après une phase initiale d'apprentissage. Au lieu d'aider les synapses deviennent plus forts, ils ont effectivement commencé à affaiblir les synapses et de porter atteinte à la suite de l'apprentissage. Selon Barth, les scientifiques savaient que logiquement, après une première expérience de formation ou d'apprentissage, ce changement de fonction et de récepteurs résultant synapse détérioration voudrait dire que l'apprentissage devrait s'arrêter, et peut-être avec la poursuite du processus de stimulation neurale pourrait même se dégrader - mais l'expérience a montré que ce n'était pas 'T le cas.

"Nous savons intuitivement que plus on pratique quelque chose, mieux nous obtenons, de sorte qu'il a dû être quelque chose qui s'est passé après les récepteurs NMDA tension fonction des synapses qui a aidé à poursuivre et à renforcer», a déclaré Barth, professeur adjoint de sciences biologiques à la Mellon's Collège universitaire des sciences.

Barth choisi d'examiner le cortex, une région du cerveau responsable d'une forme lente de l'apprentissage qui peuvent améliorer grâce à une formation supplémentaire, ou d'expérience. Elle note que cette zone du cerveau très différentes peuvent utiliser des mécanismes moléculaires que les autres formes de court terme, la mémoire épisodique, comme ceux qui peuvent se produire dans l'hippocampe.

Dans une série d'expériences, les chercheurs bloqué différents récepteurs, y compris NMDA, les récepteurs de voir "l'effet à long terme sur la stimulation neurale. Ils ont constaté que tandis que les récepteurs NMDA est nécessaire pour commencer à renforcer les neurones, un second récepteur de neurotransmetteur - le glutamate métabotropique (mGlu) receptor - entre en jeu après cette première phase d'apprentissage cellulaire. Utilisation d'un antagoniste NMDA pour bloquer les récepteurs NMDA après l'ouverture de la plasticité synaptique traduites par un renforcement de renforcer, tout en bloquant les récepteurs mGlu causé renforcement de s'arrêter.

Les chercheurs de la Carnegie Mellon suivi les changements dans les neurones en utilisant un modèle de souris transgénique que Barth créé. Dans le modèle, un léger déséquilibre sensoriel est créée en permettant à la souris pour sens de ses environs grâce à une seule moustache. Whiskers sont utiles à l'étude de la plasticité sensorielle parce que, tout comme les doigts de l'homme, chaque moustache est liée à sa propre zone du cerveau du cortex, ce qui le rend facile de contrôler l'activité et les changements. Limitation de la souris sens de la capacité de ses environs grâce à un seul vibrisses sensorielles provoque un déséquilibre conduisant à une augmentation du plasticité dans le cortex.

"Les mécanismes neuraux de l'apprentissage et la mémoire ont été mal compris", a déclaré Barth. "Etablir la relation entre mGlu récepteurs NMDA et nous permettra de mieux comprendre comment nous apprenons, et peut-être pourront nous aider à mieux comprendre les maladies où l'apprentissage et la mémoire se perd, comme dans la maladie d'Alzheimer."

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Article adapté par Medical News Today de l'original du communiqué de presse.
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Co-auteurs de l'étude comprennent Roger L. Clem, un étudiant diplômé du Département des sciences biologiques et le Centre pour la Base neurophysiologique du Cognition at Carnegie Mellon, et Tansu Celikel du Département de biologie cellulaire à l'Institut Max Planck pour la recherche médicale. L'étude a été financée par le National Institute of Drug Abuse.

A propos de Carnegie Mellon: Carnegie Mellon est une société privée de la recherche universitaire grâce à une combinaison de programmes en ingénierie, en informatique, en robotique, les entreprises, la politique publique, les beaux-arts et les humanités. Plus de 10000 étudiants de deuxième et troisième cycles reçoivent une éducation caractérisée par l'accent mis sur la création et la mise en œuvre de solutions pour les problèmes réels, la collaboration interdisciplinaire, et de l'innovation. Un petit professeurs-étudiants ratio fournit l'occasion d'une étroite interaction entre les étudiants et les professeurs. Si la technologie est omniprésente sur ses 144 hectares, le campus de Pittsburgh, Carnegie Mellon est aussi distinctif parmi les grandes universités de recherche de renommée mondiale dans ses programmes de la faculté des beaux-arts. A global université Carnegie Mellon a des campus dans la Silicon Valley, en Californie, et au Qatar, et des programmes en Asie, en Australie et en Europe. Pour plus de détails, voir http://www.cmu.edu/.

Source: Jocelyn Duffy
Université Carnegie Mellon

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