Neuronal memory allocation
মেমরি বরাদ্দ একটি প্রক্রিয়া যা নির্ধারণ করে যে একটি নিউরাল নেটওয়ার্কে কোন নির্দিষ্ট সিনাপ্স এবং নিউরন একটি প্রদত্ত মেমরি সঞ্চয় করবে। যদিও একাধিক নিউরন একটি উদ্দীপনা গ্রহণ করতে পারে, শুধুমাত্র নিউরনগুলির একটি উপসেট মেমরি এনকোডিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয় নমনীয়তা প্ররোচিত করবে। নিউরনের এই উপসেট নির্বাচনকে নিউরোনাল বরাদ্দ বলা হয়। একইভাবে, প্রদত্ত ইনপুটগুলির একটি সেট দ্বারা একাধিক সিনাপ্স সক্রিয় করা যেতে পারে, তবে নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াগুলি নির্ধারণ করে যে কোন সিনাপ্সগুলি আসলে মেমোরি এনকোড করতে যায় এবং এই প্রক্রিয়াটিকে সিনাপটিক বরাদ্দ হিসাবে উল্লেখ করা হয়। আলসিনো জে সিলভার গবেষণাগারে শিনা জোসলিন এবং সহকর্মীরা পার্শ্বীয় অ্যামিগডালায় মেমরি বরাদ্দ প্রথম আবিষ্কার করেছিলেন। স্নায়ুকোষীয় স্তরে, উচ্চ মাত্রার উত্তেজনাপূর্ণ কোষগুলি (উদাহরণস্বরূপ নিম্ন ধীর আফটারহাইপারপোলারাইজেশন) মেমরি ট্রেসে নিয়োগের সম্ভাবনা বেশি থাকে এবং এই প্রক্রিয়ায় সেলুলার ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর সি. আর. ই. বি (সাইক্লিক এ. এম. পি রেসপন্সিভ এলিমেন্ট-বাইন্ডিং প্রোটিন)-কে জড়িত করার যথেষ্ট প্রমাণ বিদ্যমান। নিয়োগকৃত নিউরনের কিছু সিনাপ্সের সিনাপটিক শক্তি বৃদ্ধির সম্ভাবনা বেশি (দীর্ঘমেয়াদী ক্ষমতা (এলটিপি) নামে পরিচিত) এবং প্রস্তাবিত প্রক্রিয়াগুলি যা সিনাপটিক স্তরে বরাদ্দে অবদান রাখতে পারে তার মধ্যে রয়েছে সিনাপটিক ট্যাগিং, ক্যাপচার এবং সিনাপটিক ক্লাস্টারিং। নিউরোনাল বরাদ্দ নিউরোনাল বরাদ্দ এমন একটি ঘটনা যা একটি নেটওয়ার্কের নির্দিষ্ট নিউরনগুলি, এবং অনুরূপ ইনপুট গ্রহণকারী অন্যরা নয়, একটি নির্দিষ্ট মেমরি সংরক্ষণের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। নিউরোনাল বরাদ্দে সি. আর. ই. বি-র ভূমিকা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর সিএএমপি রেসপন্স এলিমেন্ট-বাইন্ডিং প্রোটিন (সি. আর. ই. বি) হল নিউরোনাল মেমোরি বরাদ্দের একটি সু-অধ্যয়নরত প্রক্রিয়া। আজ অবধি বেশিরভাগ গবেষণায় অ্যামিগডালাকে একটি মডেল সার্কিট হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছে এবং অ্যামিগডালায় ভয়-সম্পর্কিত স্মৃতি চিহ্নগুলি সেই স্মৃতিতে বরাদ্দ পৃথক নিউরনে সিআরইবি অভিব্যক্তি দ্বারা মধ্যস্থতা করা হয়। সি. আর. ই. বি কোষীয় প্রক্রিয়াগুলিকে সংশোধন করে যা নিউরোনাল বরাদ্দের দিকে পরিচালিত করে, বিশেষত ডেনড্রাইটিক মেরুদণ্ডের ঘনত্ব এবং অঙ্গসংস্থানের ক্ষেত্রে। আজ অবধি অধ্যয়ন করা অনেক স্মৃতি প্রক্রিয়া মস্তিষ্কের বিভিন্ন অঞ্চলে সংরক্ষিত রয়েছে এবং সম্ভবত অ্যামিগডালায় পাওয়া ভয়-ভিত্তিক স্মৃতি বরাদ্দের প্রক্রিয়াগুলি মস্তিষ্কের বিভিন্ন অঞ্চল জুড়ে অন্যান্য ধরণের স্মৃতির জন্যও একইভাবে উপস্থিত থাকবে। প্রকৃতপক্ষে, সানো এবং সিলভা ল্যাবের সহকর্মীরা দেখিয়েছেন যে সি. আর. ই. বি অ্যামিগডালায় নিউরোনাল মেমরি বরাদ্দও নিয়ন্ত্রণ করে। একাধিক পথ দিয়ে সি. আর. ই. বি সক্রিয় করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সাইক্লিক অ্যাডেনোসিন মনোফসফেট (সিএএমপি) এবং প্রোটিন কাইনেজ এ (পি. কে. এ) পথগুলি স্নায়বিক বরাদ্দে অংশগ্রহণ করে বলে মনে হয়। সিএএমপি এবং ক্যালসিয়াম আয়নগুলির মতো দ্বিতীয় বার্তাবাহক দ্বারা সক্রিয় হলে, পিকেএ এবং এমএপি কাইনেজের মতো এনজাইমগুলি লক্ষ্য জিনের প্রতিলিপি শুরু করার জন্য নিউক্লিয়াস এবং ফসফোরিলেট সিআরইবিতে স্থানান্তরিত হতে পারে। পি. কে. এ ইনহিবিটারগুলি দীর্ঘস্থায়ী এল. টি. পি-র বিকাশকে বাধা দিতে পারে এবং এর সাথে সি. আর. ই. বি প্রোটিন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত জিনের প্রতিলিপি হ্রাস করা হয়। নিউরোনাল বরাদ্দে মেটাপ্লাস্টিসিটি হল একটি শব্দ যা সেই নিউরনের পূর্ববর্তী ক্রিয়াকলাপের উপর ভিত্তি করে একটি প্রদত্ত উদ্দীপক নিউরোনাল প্লাস্টিকিতাকে প্ররোচিত করার সম্ভাবনা বর্ণনা করে। বেশ কয়েকটি গবেষণায় প্রমাণ পাওয়া গেছে যে কয়েক মিনিট থেকে কয়েক দিন আগে "প্রাইমিং অ্যাক্টিভিটি" (যেমন নিউরোট্রান্সমিটার, প্যারাক্রাইন সিগন্যাল বা হরমোন) গ্রহণকারী নিউরনগুলি দীর্ঘমেয়াদী ক্ষমতা (এলটিপি) প্রবর্তনের জন্য একটি নিম্ন সীমা দেখাবে। অন্যান্য গবেষণায় দেখা গেছে যে, এন. এম. ডি. এ. আর-এর সক্রিয়করণ এল. টি. পি-র প্রবর্তনের জন্য উদ্দীপনার সীমাও বাড়িয়ে দিতে পারে। সুতরাং, নিউরনের গোষ্ঠীগুলিতে অনুরূপ ইনপুটগুলি সেই নিউরনের পূর্বের ক্রিয়াকলাপের উপর ভিত্তি করে কিছুতে এলটিপি প্ররোচিত করতে পারে তবে অন্যদের নয়। এই মেটাপ্লাস্টিক প্রভাবগুলিতে জড়িত সিগন্যালিং প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে αCaMCII-এর অটোফসফোরাইলেশন, এনএমডিএ রিসেপ্টর সাবইউনিট গঠনে পরিবর্তন এবং ভোল্টেজ-নির্ভর ক্যালসিয়াম চ্যানেলগুলির সক্রিয়করণ। এই মেটাপ্লাস্টিক প্রভাবগুলি স্মৃতি অস্থিতিশীলতা এবং পুনর্বিবেচনা নিয়ন্ত্রণ করে। সিনাপটিক বরাদ্দ এমন প্রক্রিয়াগুলির সাথে সম্পর্কিত যা প্রদত্ত মেমরি সংরক্ষণ করতে সিনাপসগুলি কীভাবে আসে তা প্রভাবিত করে। সিনাপটিক বরাদ্দের ধারণার অন্তর্নিহিত ধারণাটি হল যে প্রদত্ত ইনপুটগুলির একটি সেট দ্বারা একাধিক সিনাপস সক্রিয় করা যেতে পারে, তবে নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াগুলি নির্ধারণ করে যে কোন সিনাপসগুলি আসলে মেমরির এনকোডে যায়। নির্দিষ্ট সিনাপসে স্মৃতির বরাদ্দ কোথায় স্মৃতি সংরক্ষণ করা হয় তা নির্ধারণের মূল চাবিকাঠি। সিনাপটিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচার সিনাপটিক ক্রিয়াকলাপ একটি সিনাপটিক ট্যাগ তৈরি করতে পারে, যা একটি চিহ্নিতকারী যা উদ্দীপিত মেরুদণ্ডকে পরবর্তীকালে আর্কের মতো নতুন প্রতিলিপি করা প্লাস্টিকের অণুগুলি ক্যাপচার করতে দেয়। সিনাপটিক ক্রিয়াকলাপ অনুবাদ এবং প্রতিলিপি যন্ত্রকেও জড়িত করতে পারে। দুর্বল উদ্দীপনা সিনাপটিক ট্যাগ তৈরি করতে পারে তবে অনুবাদ এবং প্রতিলিপি যন্ত্রকে জড়িত করবে না, যেখানে শক্তিশালী উদ্দীপনা সিনাপটিক ট্যাগ তৈরি করবে এবং অনুবাদ এবং প্রতিলিপি যন্ত্রকেও নিযুক্ত করবে। নতুন উৎপন্ন প্লাস্টিসিটি-সম্পর্কিত প্রোটিনগুলি (পি. আর. পি) যে কোনও ট্যাগ করা সিনাপ্স দ্বারা ধরা যেতে পারে, তবে ট্যাগ না করা সিনাপ্সগুলি নতুন পিপি পাওয়ার যোগ্য নয়। একটি নির্দিষ্ট সময়ের পরে, সিনাপ্সগুলি তাদের ট্যাগ হারাবে এবং তাদের প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসবে। উপরন্তু, নতুন পিআরপি-র সরবরাহ হ্রাস পাবে। পি. আর. পি-গুলি ধরার জন্য ট্যাগ এবং নতুন পি. আর. পি-গুলি অবশ্যই সময়মতো ওভারল্যাপ করতে হবে। সিনাপটিক ট্যাগটি উদ্দীপনার মধ্যে সময়ের সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত এবং অস্থায়ীভাবে অসমমিত বলে মনে করা হয়। উপরন্তু, ট্যাগিং মেরুদণ্ডের মধ্যে দূরত্বের সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত, যা ট্যাগিংয়ের একটি গুরুত্বপূর্ণ স্থানিক বৈশিষ্ট্য। বিপরীতভাবে সিনাপটিক ট্যাগিংয়ের সাময়িক এবং স্থানিক বৈশিষ্ট্যগুলি নিশ্চিত করে, পরবর্তী ইমেজিং গবেষণায় প্রকাশিত হয়েছে যে কেবল সাময়িক সীমাবদ্ধতা নয়, কাঠামোগত সীমাবদ্ধতাও রয়েছে যা সিনাপটিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচার প্রক্রিয়াকে সীমাবদ্ধ করে। সামগ্রিকভাবে, এই গবেষণাগুলি সিনাপটিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচারের জটিলতা প্রদর্শন করে এবং এই প্রক্রিয়াটি ঠিক কীভাবে ঘটে সে সম্পর্কে আরও অন্তর্দৃষ্টি দেয়। মেরুদণ্ডের ক্লাস্টারিং সিনাপটিক ক্লাস্টারিং একটি ডেনড্রাইটিক অঞ্চলে নতুন মেরুদণ্ডের সংযোজনকে বোঝায় যেখানে পূর্ববর্তী শিক্ষার মাধ্যমে অন্যান্য মেরুদণ্ড যুক্ত করা হয়েছে। মেরুদণ্ডের ক্লাস্টারিংয়ের ফলে সক্রিয় spines.1-এর কাছাকাছি ঘটে যাওয়া বিচ্ছুরণযোগ্য আণবিক ক্রসস্টকের মাধ্যমে সিনাপটিক ইনপুটগুলির পরিবর্ধন হতে পারে উদাহরণস্বরূপ, গবেষণায় দেখা গেছে যে সংকেত অণুগুলি একটি মেরুদণ্ডে সংশ্লেষিত হয়, (যেমন। সক্রিয় আর. এ. এস এবং/অথবা আর. এইচ. ও. এ), ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং নিকটবর্তী স্থানে মেরুদণ্ডের বৃদ্ধিকে প্রভাবিত করতে পারে। রো জিটিপেজ সিডিসি42 দীর্ঘমেয়াদী মেরুদণ্ডের আয়তন বৃদ্ধি করে মেরুদণ্ডের ক্লাস্টারিংয়ে অবদান রাখতে পারে। সাম্প্রতিক গবেষণায় আরও বলা হয়েছে যে এই প্রক্রিয়াটি এন. এম. ডি. এ রিসেপ্টর অ্যাক্টিভেশন এবং নাইট্রিক অক্সাইড উদ্দীপনা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হতে পারে। মোটর কর্টেক্সে মেরুদণ্ডের ক্লাস্টারিং নির্দিষ্ট মোটর স্মৃতির সিনাপটিক সংরক্ষণের জন্য একটি অঙ্গসংস্থানিক প্রক্রিয়া প্রতিফলিত করে। এই গুচ্ছযুক্ত মেরুদণ্ডগুলি অ-গুচ্ছযুক্ত নতুন মেরুদণ্ডের তুলনায় বেশি স্থিতিশীল। এই ধরনের মেরুদণ্ডের সংযোজন একটি নির্দিষ্ট প্যাটার্নে ঘটে, যার অর্থ একটি কাজের পরে যোগ করা মেরুদণ্ড একটি বিকল্প কাজের পরে মেরুদণ্ডের সাথে গুচ্ছবদ্ধ হবে না। কিছু ভয়ের কন্ডিশনিং পরীক্ষায় যেমন দেখানো হয়েছে, মেরুদণ্ডের ক্লাস্টারিংয়ের ক্ষতিও একটি সম্ভাবনা, যার ফলে ফ্রন্টাল অ্যাসোসিয়েশন কর্টেক্সের মেরুদণ্ডের মোট ক্ষতি হয়, যা ভয়ের কন্ডিশনিংয়ের সাথে দৃঢ়ভাবে যুক্ত একটি অঞ্চল, যা স্মরণে স্মৃতির সাথে দৃঢ়ভাবে সম্পর্কযুক্ত। ভয় বিলুপ্তির পরে একবার মেরুদণ্ড যুক্ত করা হয়েছিল মূল ভয়ের অবস্থার সময় হারিয়ে যাওয়া মেরুদণ্ডের অনুরূপ অভিযোজন ছিল। অ্যালসিনো জে সিলভার গবেষণাগারে ডেনিস কাই-এর সময় জুড়ে স্মৃতিকে সংযুক্ত করার প্রক্রিয়াগুলি খুঁজে পেয়েছে যে মেমরি বরাদ্দ প্রক্রিয়াটি সময় জুড়ে স্মৃতিকে সংযুক্ত বা সংযুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। তাদের গবেষণায় তারা দেখিয়েছেন যে একটি প্রাসঙ্গিক স্মৃতি সি. আর. ই. বি-এর সক্রিয়করণ এবং হিপ্পোক্যাম্পাল সি. এ1 নিউরনের একটি উপসেটে উত্তেজনায় পরবর্তী বর্ধন ঘটায়, যাতে 5 ঘন্টার মধ্যে ঘটে যাওয়া পরবর্তী প্রাসঙ্গিক স্মৃতি, প্রথম প্রাসঙ্গিক স্মৃতি সংরক্ষণকারী একই সি. এ1 নিউরনের কিছুতে বরাদ্দ করা যেতে পারে। দুটি প্রাসঙ্গিক স্মৃতির জন্য সিএ1 মেমরি এনগ্রামের মধ্যে এই ওভারল্যাপের ফলস্বরূপ, একটি প্রাসঙ্গিক স্মৃতির স্মরণ দ্বিতীয় স্মৃতির পুনরুদ্ধারকে সক্রিয় করে। এই গবেষণাগুলি আরও দেখায় যে প্রাসঙ্গিক মেমরি লিঙ্কিং প্রক্রিয়া বার্ধক্যজনিত মস্তিষ্কে ব্যাহত হয় এবং সিএ1 নিউরনের একটি উপসেটে ক্রমবর্ধমান উত্তেজনা এই মেমরি লিঙ্কিং ঘাটতিগুলিকে বিপরীত করে। এটি খুব সম্ভবত যে সি. আর. ই. বি-র দুর্বলতা এবং বার্ধক্যজনিত মস্তিষ্কে স্নায়বিক উত্তেজনা স্মৃতি সংযোগে অস্বাভাবিকতা এবং সম্ভবত বার্ধক্যের সাথে সম্পর্কিত উৎস স্মৃতি সমস্যা (উৎস স্মৃতিভ্রংশ)-র কারণ হতে পারে। জুলাই 2018 সালে, "13 টি আবিষ্কার যা সবকিছু পরিবর্তন করতে পারে" সম্পর্কে একটি বিশেষ সংখ্যায়, সায়েন্টিফিক আমেরিকান সিলভা ল্যাবরেটরির মেমরি বরাদ্দকরণ এবং বর্তমান সংযোগের আবিষ্কারকে তুলে ধরেছে এবং ভবিষ্যতের গবেষণা সিনাপটিক এবং নিউরোনাল বরাদ্দ পরীক্ষাগুলি এখনও নিউরোনাল এবং সিনাপটিক স্তরের মধ্যে বরাদ্দ প্রক্রিয়াগুলির মিথস্ক্রিয়া তদন্ত করতে পারেনি। নিউরোনাল নেটওয়ার্কে নিউরন এবং সিনাপ্সের মধ্যে সম্পর্ক বিবেচনা করে দুটি শ্রেণীর প্রক্রিয়া আন্তঃসংযুক্ত হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, সিনাপটিক বরাদ্দকরণের সাথে জড়িত সিনাপটিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচারের জন্য নিউরনগুলির বরাদ্দ প্রয়োজন যার সাথে সিনাপসগুলি সম্পর্কিত। উপরন্তু, একটি প্রদত্ত স্নায়ুতন্ত্রের সংমিশ্রণে স্নায়ুতন্ত্রের উত্তেজনা বৃদ্ধি কিছু ডেনড্রাইটকে অন্যদের তুলনায় বেশি প্রভাবিত করতে পারে, এইভাবে উচ্চ উত্তেজনা সহ ডেনড্রাইটের সিনাপসে মেমরি সঞ্চয়কে পক্ষপাতদুষ্ট করে। একইভাবে, নিয়োগকৃত নিউরনগুলি বর্ধিত উত্তেজনা প্রদর্শন করলে, সিনাপটিক প্লাস্টিসিটির আকারে তথ্য সংরক্ষণ করার জন্য নির্দিষ্ট সিনাপ্সগুলি নির্বাচন করা প্রয়োজন। সংহতকরণের একটি দিক হল মেটাপ্লাস্টিসিটি এবং কীভাবে একটি স্মৃতির অধিগ্রহণ এবং সঞ্চয় পরবর্তী স্মৃতির সঞ্চয় এবং বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করার জন্য নিউরাল সার্কিটকে পরিবর্তন করে। হেটেরোসিনেপটিক মেটাপ্লাস্টিসিটির জন্য দায়ী প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি হিসাবে সেলুলার উত্তেজনা প্রস্তাব করা হয়েছে, বিভিন্ন সিনাপসে পরবর্তী প্লাস্টিকের মড্যুলেশন। উপরে বর্ণিত হিসাবে সি. আর. ই. বি কোষের উত্তেজনা বৃদ্ধির মাধ্যমে কাজ করে, এইভাবে এটি সম্ভবত হেট্রেরোসিনেপটিক মেটাপ্লাস্টিসিটিতেও জড়িত। সিন্যাপ্টিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচার, যেমন উপরের বিভাগগুলিতে প্রবর্তিত হয়েছে, এর ফলে একটি দুর্বল মেমরি (শুধুমাত্র ই-এলটিপি ট্রিগার করতে সক্ষম) হতে পারে, যা অন্যথায় ভুলে যাওয়া হবে, তবে এটি একটি শক্তিশালী মেমরি (এল-এলটিপি ট্রিগার করতে সক্ষম) দ্বারা শক্তিশালী এবং স্থিতিশীল করা যেতে পারে, যা হেটেরোসিনেপটিক নমনীয়তার একটি রূপ। ভবিষ্যৎ গবেষণা স্মৃতি বরাদ্দের স্বতন্ত্র প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যাপক গবেষণা সত্ত্বেও, এই প্রক্রিয়াগুলির সংহতকরণের তদন্ত করার জন্য খুব কম গবেষণা রয়েছে। এটি প্রস্তাব করা হয়েছে যে এই প্রক্রিয়াগুলির আণবিক, কোষীয় এবং পদ্ধতিগত প্রক্রিয়াগুলির প্রভাবগুলি বোঝা স্মৃতি গঠনের সময় এগুলি কীভাবে সমন্বিত এবং সংহত হয় তা স্পষ্ট করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সিনাপটিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচারের সাথে জড়িত প্লাস্টিসিটি-সম্পর্কিত প্রোটিনগুলি (পি. আর. পি) চিহ্নিত করার পাশাপাশি সি. আর. ই. বি-এর উজান এবং নিম্নমুখী অণুগুলি সম্ভাব্য মিথস্ক্রিয়া প্রকাশ করতে সহায়তা করতে পারে। এই প্রক্রিয়াগুলির কার্যকরী তাৎপর্য অনুসন্ধানের জন্য এমন সরঞ্জামগুলির প্রয়োজন হবে যা ভিভোতে প্রস্তাবিত প্রক্রিয়াগুলির সাথে জড়িত প্রক্রিয়াগুলিকে সরাসরি পরিচালনা এবং চিত্র করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, এটি সম্ভব যে সিনাপটিক ট্যাগিং এবং ক্যাপচারের জন্য দায়ী আচরণগত মিথস্ক্রিয়া সিনাপটিক ট্যাগিং পদ্ধতির পরিবর্তে ডোপামিনের মতো নিউরোমোডুলেটরগুলিতে প্রোটিন সংশ্লেষণ-নির্ভর বৃদ্ধির কারণে ঘটে। সরাসরি কারসাজির অধীনে আচরণগত প্রভাবগুলি পরীক্ষা করা এই অন্যান্য সম্ভাব্য কারণগুলি বাতিল করতে সহায়তা করতে পারে। আরও দেখুন মেমোরি কন্সোলিডেশন এনগ্রাম মাল্টিপল ট্রেস থিওরি দীর্ঘমেয়াদী ক্ষমতা সিনাপটিক ট্যাগিং রেফারেন্স স্মৃতির স্নায়ুবিজ্ঞান