Memory Activation in Neural Networks of the Brain

Abstract

The processes of association and separation of individual mental representations are essential for normal cognitive functions. They are vital for both non- declarative and declarative memory, especially for semantic memory, episodic memory, symbolic language, imagination and spatial orientation. Distruptions in these phenomena can have profound consequences leading to pathological conditions such as dementia or psychosis. Hippocampus, being the centerpoint of the declarative memory system, offers a valuable window for studying the formation, reactivation and modification of memory traces. Insight into mechanisms of hippocampal spatial coding provides a uniquely transparent view on neural representations, whose dynamical nature is central to processes of thought and cognition in general. Evolutionary preservation of the hippocampus and medial temporal lobe memory system enables us to study building blocks of complex phenomena, such as episodic memory, in simpler animal models. My thesis focuses on the dynamics of awake reactivation of hippocampal place cell population patterns from different environmental contexts. This ability is supposedly a key prerequisite for declarative, conscious recollection we can observe in humans. We discovered that rat models are capable of reactivating neuronal codes...

Procesy asociace a separace jednotlivých mentálních reprezentací jsou nezbytné pro normální kognitivní funkce. Důležité jsou pro nedeklarativní i deklarativní paměť, zejména pro sémantickou paměť, epizodickou paměť, symbolický jazyk, představivost i prostorovou orientaci. Narušení těchto jevů může mít dalekosáhlé následky a vést k výskytu takových patologických jevů, jako demence či psychóza. Hipokampus, středobod deklarativního paměťového systému, nabízí cenné okno umožňující studium formování, reaktivace a modifikace paměťových stop. Vhled do mechanismů hipokampálního prostorového kódování poskytuje jedinečně transparentní obraz neurálních reprezentací, jejichž dynamická podstata je zásadní pro procesy myšlení i kognice obecně. Zachování hipokampu a mediálního temporálního paměťového systému napříč evolucí umožňuje studium stavebních kamenů komplexních jevů, jako je například epizodická paměť, i v jednodušších animálních modelech. Má disertační práce se zaměřuje na dynamiku bdělé reaktivace hipokampálních vzorců pozičních buněk v různých prostorových souvislostech. Tato schopnost je považována za klíčovou prerekvizitu pro deklarativní, vědomé vybavování, které můžeme pozorovat u lidí. Objevili jsme, že potkaní modely jsou schopné reaktivovat neurální kódy odpovídající prostředím odlišným od těch,...