Добавить новость
ru24.net
News in English
Июль
2024

Nanoscopic motor proteins in the brain build the physical structures of memory

0

The puzzle of memory has intrigued philosophers and intellects for a very long time. Plato and Aristotle believed that memory was found only in the realm of the soul and the mind, but there was nothing corporeal or physical about it. Memory is closely tied to our sense of self and subjective experiences, but there are physical processes that are associated with remembering.

Modern analogy likes to compare computer memory to that of the brain, where the activity of brain cells called neurons are compared to the binary codes of the magnetic field patterns stored in a hard drive. However, computer devices don’t change as a result of performing their jobs, unlike neurons.

Storing and processing memories uses nanoscopic motor proteins called kinesin that move materials around within neurons to construct the structural code of memory. These nanoscopic workers “walk” using alternating steps on long molecular tracks to deliver materials.

Kinesin “walking” across a molecular track.

For 20 years, neuroscientists — including myself — have used cutting-edge microscopy technology in living animals to observe microscopic structures called dendritic spines constantly budding out, morphing and regressing on the dendrites of neurons.

Dendritic spines are where neurons form contacts with other neurons and create electrical circuits throughout the brain. Dendritic spine plasticity, as this change of dendrite shape is referred to, is more than the random movement of neuronal structures in the brain.

Budding spines to store new memories

In our recently published study, the extent of dendritic spine plasticity is found to be highly correlated with memory performance of animals in our lab. We taught mice to fear a harmless tone by electrocuting them each time the tone was played; then, we taught the mice to overcome the same fear by presenting the same tone repeatedly in a harmless situation.

After two days, the degree of fear, as indicated by the length of time the mice were immobile for, represents memory performance. The greater the number of dendritic spines that budded on neurons, the shorter the amount of time they remained frozen.

Similarly, scientists discovered that motor memory — as indicated by how long mice can run on a rotating rod after training — is also correlated with the number of budding dendritic spines on neurons.

Structures of a neuron. (A. Fok), CC BY

When these newly formed dendritic spines are scratched using a sophisticated technology called optogenetics, mice lose their motor memory and perform as if they had not trained at all.

This evidence strongly impacts how we understand the way memory is stored. Beyond the all-or-nothing activity of a whole neuron, the structural traces of memory are formed by the patterns of microscopic structures called dendritic spines on neurons.

Delivering molecular cargoes to spines

This discovery raised another challenge: how do neurons know where specifically on their branches to “build” these memory codes? These locations must be specific as they correspond to contact points with different neurons in forming neural circuits relevant to different experiences.

Since most cellular materials are synthesized in the cell body, there must be a transporter to deliver materials within neurons to achieve the accurate construction of memory codes.

In our study, we speculated that kinesin was used to deliver molecular materials for “building” dendritic spines. To prove this, we tagged molecular cargoes known to be carried by kinesin with fluorescent markers, so that we could follow the movement of kinesin under the microscope. Using this cutting-edge microscopy technology, we could track the movement of kinesin in the brain before and after creating and removing fear in the mice.

An illustration of kinesin motor proteins transporting other molecules. (Shutterstock)

We also genetically removed kinesins from another group of mice to understand if the function of kinesin was indeed necessary for forming dendritic spine memory code. We found that in normal mice with kinesin, it took several hours as opposed to minutes for kinesin to move to a specific location on dendrites, where dendritic spines can bud out. If kinesin was removed from the brain, the tagged molecular cargoes showed reduced movement and as a result, the number of dendritic spines formed was completely altered and the stability of the ones formed was significantly hampered.

Without kinesin, the mice could not learn or form memory properly in our study.

Understanding memory

This is the first time that the process of structural memory code formation has been visualized, identifying kinesin as the transport for building dendritic spines following a learning experience to construct the structural code of memory in the living brain. This structural memory code can provide an even more complex dimension than binary encoding of information.

Further understanding and potential mapping of these dendritic spine structural codes on a large scale in the brain could open up new ways to manipulate memory functions in medical conditions.

Albert HiuKa Fok, Postdoctoral Fellow in Neuroscience, McGill University

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса!

Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

В Подмосковье росгвардейцы помогли автолюбительнице, оказавшейся в сложной ситуации из-за гололеда

В России вновь пройдет культурно-благотворительный фестиваль детского творчества «Добрая волна»


5 типов алкоголиков: к какому можно отнести вас

Юные морские пехотинцы посетили отель Yalta Intourist

Назван средний чек туров по 10 самым популярным направлениям в ноябре: Египет, Россия, Таиланд, ОАЭ, Турцию и ещё 5 стран

«До потолка прыгала!»: слушатель «Авторадио» выиграл автомобиль для любимой


I grew my business to 7 figures after leaving Meta and Google. Here's the coffee chat formula that helped.

GREG GUTFELD: We may not get this country back on its feet tomorrow, but we're well on our way

‘We do not get to sit this one out’: Oprah delivers powerful election eve speech

Hibernian Community Foundation’s Dedication To Helping The Less Fortunate


"Бешеная табуретка" - в Daewoo Matiz установили мотор V6

Радуга. Начало июля

Самолва

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса!


Стартовал пробный запуск Castle Doombad: Free To Slay на iOS и Android

Grab a friend to try these Deadlock duo lane picks and take a bite out of the cursed apple

Co-op survival game Icarus is celebrating 153 consecutive weekly updates by giving you a flamethrower and a free weekend

Meta-funded regulator for AI disinformation on Meta's platform comes under fire: 'You are not any sort of check and balance, you are merely a bit of PR spin'



Современный литературный критик. Литературная критика произведений.

Вильфанд: на неделе в Москве будет тепло и без осадков

Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

Функциональные и тихие: две клавиатуры от A4Tech для комфортной работы




Профессор криминологии Кустов: банда «Черные вдовы» оставила мало следов

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса!

Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

"Не берите этот товар даже по большой скидке": названы бренды кофе, которые следует обходить стороной


Психологическое восприятие секс-кукол мужчинами и женщинами: различия, специфика и границы приемлемости

В Мадриде участники митинга требуют отставки главы Валенсии после наводнений

Александра Пахмутова получила звание Героя Труда

Выставка «Русский антиминс» в Музее им. Андрея Рублёва: почему на ней стоит побывать? 


Уверенная победа зафиксирована на Итоговом турнире WTA с участием Рыбакиной

Даниил Медведев станет самым возрастным участником Итогового турнира — 2024

Кудерметова в паре с Чжань Хаоцин вышли в полуфинал итогового турнира WTA

В России обесценили матч Елены Рыбакиной с первой ракеткой мира


Получить больше денег по алиментам граждане смогут в ближайшее время, — эксперты

Электроснабжение в районе Чертаново после сбоя восстановлено

В Мадриде участники митинга требуют отставки главы Валенсии после наводнений

Умерла прозаик и художница Валерия Нарбикова


Музыкальные новости

Оркестр Игоря Бутмана и завораживающая Фантине открыли фестиваль «Сфера-джаз» (ФОТО)

«Было весело»: Тимати раскрыл неожиданную правду о вечеринках P. Diddy

Владимир Высоцкий: сотрудничество музыкантов с предпринимателями даст Ида-Вирумаа новый толчок в развитии культурной жизни

Мелодия страны и народа. Нету, нету, не ищите. Экспертиза поддельная? Прокурор и старые деревья. Индейка с нами!



Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

Функциональные и тихие: две клавиатуры от A4Tech для комфортной работы

Вильфанд: на неделе в Москве будет тепло и без осадков

Современный литературный критик. Литературная критика произведений.


В России вновь пройдет культурно-благотворительный фестиваль детского творчества «Добрая волна»

В Московской области сотрудники Росгвардии провели урок безопасности для школьников

Современный литературный критик. Литературная критика произведений.

Леонтьев вернулся в Россию из США ради концерта Крутого


Что посмотреть в Ельце: 10 главных достопримечательностей

Легенды дорог – самые известные мотоциклы Японии, покорившие Мир

Выставка об истории транспортного дизайна открылась на ВДНХ

Эксперт: новая автотрасса станет важнейшей частью транспортного каркаса ТиНАО


«Чипы встроят в наши тела»: экстрасенс рассказала, какие изменения ждут мир в ближайшие 20 лет

Путин поздравил Пахмутову с 95-летием и назвал певицей эпохи

Трампу придется позвонить Путину первым, в Москве не спешат – The Time

Путин подписал закон о ратификации договора о стратегическом партнерстве РФ и КНДР





Врач назвала начальные признаки сахарного диабета

Хирург Центральной медико-санитарной части № 21 получил премию «ПроДокторов»

Эксперты проведут посмертную психиатрическую экспертизу, чтобы решить спор из-за квартир в Сочи, которые завещали юмористке Степаненко

Клиника в Москве предложила бесплатно оплодотворить клиенток спермой Дурова


Орбан рассказал о том, как убеждал Зеленского прекратить огонь

"Слишком большая просьба": США отказали Киеву в приоритете поставок ATACMS – WSJ

Зеленский не хочет видеть в Киеве премьера Великобритании: «Просроченный и жалкий» пытается диктовать условия Лондону


Спортсмены Росгвардии завоевали медали на Кубке России по бобслею в Сочи

«Локомотив» — «Факел». Видеотрансляция матча РПЛ

УАЗы тащат! Огненное видео с гонки «Арские холмы-2024»

ЦСКА одержал победу над УНИКСом в напряженной игре Единой лиги ВТБ




Собянин: Дорогу Калужское шоссе — Саларьево планируется открыть в 2027 году

Мэр Москвы: Исторические горельефы установили в переходе станции «Электрозаводская»

Собянин: На станцию метро «Электрозаводская» вернулись исторические горельефы

Сергей Собянин. Главное за день


Монте Альба – гипсовая плитка для интерьера и строительства

Объявлено о планах запуска в России производства аккумуляторов и двигателей для электромобилей в 2025 году

Общая протяженность маршрута составит 25 километров

Экология будущего. В Москве отметят 100 лет ВООП


тока квариры отнимать овраге умират без них что они сделали

Получить больше денег по алиментам граждане смогут в ближайшее время, — эксперты

«Мама, поцелуй меня». Как жил и умирал «Иванушка» Игорь Сорин

Пожар в квартире на севере Москве ликвидирован на площади 20 квадратных метров


В Адыгее росгвардейцы почтили память сотрудников погибших при исполнении служебного долга

Бизнесменов Хакасии приглашают принять участие в форуме «Дни ритейла в Беломорье»

Правительство РФ выделит Якутии средства на уход за пожилыми и инвалидами

Межрегиональный форум «Дни ритейла в Беломорье» пройдет в Архангельске


Литературно-музыкальный час «А жизнь, как песня…».

«Динамика стоимости лота дрогнула и ушла в минусовую зону». В октябре 2024 года цены на квартиры в Севастополе гораздо выше, чем в Симферополе

Вечер-посвящение «Верит в быль и верит в небыль бескорыстная душа»

Краеведческий час «Этот тихий край мне мил и дорог».


Захарова: в МИД стран Африки говорят, что благодаря RT они могут узнать правду

Умерла прозаик и художница Валерия Нарбикова

«Мама, поцелуй меня». Как жил и умирал «Иванушка» Игорь Сорин

SHOT: средство от тараканов могло стать причиной взрыва в доме в Москве












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
WTA

Касаткина сыграет на Итоговом турнире WTA после снятия Пегулы






Появились кадры с места взрыва бытового газа на Карельском бульваре

Додон: Санду назначила прокурором Фуртунэ, незаконно посадившего Стояногло

Путин подписал закон о ратификации договора о всеобъемлющем партнерстве с КНДР

Мавзолей Кобланды Батыра: легенда, воплощённая в камне