Erinnerung, Vergesslichkeit Helfen Sie Hamstern bei der Zeitzucht

Erinnerung, Vergesslichkeit Helfen Sie Hamstern bei der Zeitzucht
Erinnerung, Vergesslichkeit Helfen Sie Hamstern bei der Zeitzucht
Anonim

Eine neue Studie zeigt, dass der Sibirische Hamster, dessen Fortpflanzungsorgane erst im Frühjahr und Sommer leistungsfähig werden, vorübergehend Informationen in seinem Nervensystem über die Menge an Tageslicht speichert, die er erlebt, und diese Informationen verwendet, um die Fortpflanzungsorgane zu schützen zur richtigen Jahreszeit aktiv werden.

Forscher, die daran arbeiten, das menschliche Gedächtnis durch Studien an den einfacheren Gehirnen von Tieren zu verstehen, haben laut einem neuen Artikel in den Proceedings of the National Academy of Sciences im Hamster ein neues experimentelles Modell zu untersuchen.

„Es gab einige Widerstände, dieses Phänomen ‚Erinnerung‘zu nennen, weil es nicht in die etablierten Kategorien passt“, sagt Hauptautor Brian Prendergast, jetzt Postdoktorand an der Johns Hopkins University. Er stellt fest, dass Wissenschaftler zuvor die Theorie aufgestellt hatten, dass die Hamster einfach auf ihre unmittelbaren Umstände reagierten. "Was wir jedoch gezeigt haben, ist, dass ihre Reaktion auf einen Reiz durch frühere Umstände modifiziert wird. Das impliziert eine geschichtsabhängige Reaktion, und das ist eine Definition von Gedächtnis."

Die große Herausforderung für ein Hamster-Gedächtnissystem, das die Länge der Tage festhält, erklärt Prendergast, besteht darin, dass sich die Menge des Tageslichts das ganze Jahr über in einem konstanten, wellenförmigen Muster ändert. Der längste Tag ist ungefähr jeden 21. Juni und der kürzeste Tag ungefähr jeden 21. Dezember. In den Zeiträumen dazwischen werden die Tage länger oder kürzer.

Um den bevorstehenden Winter vorherzusehen, verwendet der Hamster als Stichwort längere Tageslängen, gefolgt von dazwischen liegenden Tageslängen.

Hamstergehirne sind, was sie sind, obwohl sie klein und relativ unausgereift sind. Prendergast und andere fragten sich, wie die Hamster sicherstellen konnten, dass die Erinnerung, die sie als Hinweis verwendeten, tatsächlich die neueste war.

Prendergast arbeitete an der University of California-Berkeley mit Unterstützung der National Institutes of He alth und setzte Gruppen männlicher Hamster wechselnden Tageslichtperioden aus. Um einzuschätzen, in welcher Jahreszeit der Hamster glaubte, dass es war, maß er seine Hoden, die mit dem Frühling dramatisch an Größe zunehmen und im Herbst wieder schrumpfen.

Er begann damit, Gruppen unterschiedlich langen 15-Stunden-Tagen auszusetzen; einige Gruppen sahen eine Woche, andere zwei Wochen und so weiter bis zu drei Monate langer Tage. Alle wurden danach in mittellange Tage verschoben. Jedes Tier, das sich an sommerliche Tage erinnerte, hatte eine Verringerung der Hodengröße.

"Tiere, die eine Woche sahen, zeigten keine Reaktion", sagt er.„Zwei Wochen oder länger, und sie interpretierten einen mittellangen Tag als ‚kurz‘. Das heißt, sie haben das Langzeitgedächtnis erworben. Aber drei Monate waren nicht effektiver als zwei Wochen beim Erwerb des photoperiodischen Langzeitgedächtnisses. Im Gegensatz zu starken oder schwachen Erinnerungen scheint es keine Art von Abstufungen zu geben; das Tier auch nicht bekommt den Speicher oder nicht."

Prendergast "lehrte" auch eine Gruppe von Hamstern die Langtageskur und entfernte dann chirurgisch ihre Zirbeldrüse. Die Zirbeldrüse befindet sich an der Basis des Gehirns und sondert nachts ein Hormon namens Melatonin ab. Tagsüber wird diese Sekretion abgesch altet.

"Wenn wir die Zirbeldrüse entfernen, ist das Tier nicht mehr in der Lage, saisonale Informationen in sein Gehirn zu übertragen", erklärt er. "Was auch immer sie gelernt haben, sie können es danach nicht mehr aktualisieren."

Prendergast simulierte die Wirkung einer mittleren Tageslänge, indem er den Hamstern Melatonin-Infusionen verabreichte.Die Hamster reagierten bis etwa 13 Wochen nach der Entfernung der Zirbeldrüse weiterhin normal auf die Melatoninsignale, die eine mittlere Tageslänge darstellten. Nach 13 Wochen wechselte das Fortpflanzungssystem nicht in seine inaktive Phase – ein Zeichen dafür, dass die Langzeitexposition anscheinend vergessen war.

"Das macht absolut Sinn in Bezug auf das, was in der Wildnis vor sich geht", sagt Prendergast und merkt an, dass 13 Wochen ein Viertel eines Jahres oder ungefähr eine Saison sind. "Jede Tageslänge, die der Hamster vor mehr als 13 Wochen erfahren hat, würde dazu führen, dass er die falsche 'Entscheidung' über einen Zwischentag trifft."

Prendergast, der jetzt in den Labors des Hopkins-Neurowissenschaftlers Randy Nelson arbeitet, plant zu versuchen, dem Codierungssignal weiter in das Hamstergehirn zu folgen, möglicherweise bis zum Hippocampus, einem Bereich, der mit anderen Arten von Gedächtnis verbunden ist.

Weitere Autoren des Projekts waren Irving Zucker von der University of California-Berkeley und Michael Gorman von der University of California-San Diego.

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