Mozak sadrži tisuće i tisuće međusobnih veza između svojih neurona, koje su razdvojene malim prostorom poznatim kao sinapsi. Ovo je mjesto gdje prijenos informacija prolazi od neurona do neurona .

Već neko vrijeme vidljivo je da aktivnost sinapse nije statična, tj. Nije uvijek ista. Može se pojačati ili smanjiti kao posljedica vanjskih podražaja, kao što su stvari koje živimo. Ova kvaliteta sposobnosti modulacije sinapse poznata je kao cerebralna plastičnost ili neuroplastičnost.

Do sada je pretpostavljeno da ova sposobnost modulacije sinapsa aktivno sudjeluje u dvije aktivnosti važne za razvoj mozga kao i učenje i pamćenje. Kažem sve do sada, budući da postoji ova nova alternativa trenutnoj ovoj shemi, prema kojoj razumjeti funkcioniranje pamćenja sinapsi nisu toliko važni kao što se obično vjeruje.

Povijest sinapsi

Zahvaljujući Ramonu i Cajalu, znamo da neuroni ne tvore jedinstveno tkivo, ali svi od njih su odvojeni interneuronalnim prostorima, mikroskopskim mjestima koja će kasnije Sherrington zvati "sinapsi". Desetljeća kasnije, psiholog Donald Hebb ponudio bi teoriju prema kojoj sinapsi nisu uvijek jednaki u vremenu i mogu biti modulirani, tj. Govorio je o onome što znamo kao neuroplastičnost: Dva ili više neurona mogu uzrokovati da njihova veza bude konsolidirana ili degradirana , stvaranje određenih komunikacijskih kanala češće od drugih. Kao neobična činjenica, pedeset godina prije primjene ove teorije, Ramón y Cajal je ostavio dokaze postojanja ove modulacije u svojim spisima.

Danas znamo dva mehanizma koji se koriste u procesu plastičnosti mozga: dugotrajno pojačavanje (LTP), što je intenziviranje sinapse između dva neurona; i dugotrajnu depresiju (LTD), što je suprotno od prve, odnosno smanjenje prijenosa informacija.

Memorija i neuroznanost, empirijski dokazi s polemikom

Učenje je proces kojim povezujemo stvari i događaje u životu kako bi stekli nova znanja. Memorija je aktivnost održavanja i zadržavanja ovog znanja naučenog tijekom vremena. Kroz povijest se provode stotine eksperimenata u potrazi za kako mozak izvodi ove dvije aktivnosti.

Klasični u ovom istraživanju su djelo Kandela i Siegelbauma (2013) s malim beskralješnjima, morskim pužem poznatim kao Aplysia. U ovoj istrazi, vidjeli su da su promjene u sinaptičkoj vodljivosti nastale kao posljedica načina na koji životinja reagira na okoliš , pokazujući da je sinapsa uključena u proces učenja i pamćenja. No, nedavni eksperiment s Aplicijom od Chen i sur. (2014) pronašao je nešto što se sukobljava s prethodno donesenim zaključcima. Istraživanje otkriva da dugotrajna memorija i dalje postoji kod životinja u motoričkim funkcijama nakon što je sinapsa inhibirana lijekovima, dajući sumnju u ideju da sinapsa sudjeluje u čitavom procesu pamćenja.

Drugi slučaj koji podržava ovu ideju proizlazi iz pokusa predloženog od Johansson i sur. (2014). Ovom prilikom proučavane su Purkinje stanice cerebeluma. Ove stanice imaju među svojim funkcijama da kontroliraju ritam pokreta, te se izravno stimuliraju i pod inhibicijom sinapsa lijekovima, protiv svake prognoze, i dalje su korigirali. Johansson je zaključio da njegovo sjećanje nije pod utjecajem vanjskih mehanizama, te da su sam Purkinje stanice koje kontroliraju mehanizam pojedinačno, neovisno o utjecaju sinapsi.

Konačno, projekt Ryan i sur. (2015.) pokazao je da snaga sinapse nije kritična točka u konsolidaciji memorije. Prema njegovom radu, kada se ubrizgavaju inhibitori proteina kod životinja nastaje retrogradna amnezija, tj. Ne mogu zadržati nova znanja. Ali ako se u istoj situaciji primjenjuju mala svjetla koja stimuliraju proizvodnju određenih bjelančevina (metoda poznata kao optogenetika), možemo zadržati sjećanje usprkos induciranoj kemijskoj blokadi.

Učenje i pamćenje, ujedinjeni ili nezavisni mehanizmi?

Da bismo zapamtili nešto, moramo prvo saznati , Ne znam je li to zbog toga, ali trenutna neuroznanstvena književnost teži staviti ta dva pojma zajedno i eksperimenti na kojima se temelje obično imaju dvosmislen zaključak koji ne dopušta razlikovanje procesa učenja i pamćenja, što otežava razumijevanje ako koriste zajednički mehanizam ili ne.

Dobar primjer je rad Martin i Morris (2002) u proučavanju hipokampusa kao centra za učenje. Istraživačka baza usmjerena je na receptore N-Metil-D-aspartata (NMDA), protein koji prepoznaje glutamat neurotransmitera i sudjeluje u LTP signalu. Pokazali su da bez dugotrajnog potencijala u stanicama hipotalamusa nemoguće je naučiti novo znanje. Eksperiment se sastojao od primjene blokatora NMDA receptora kod štakora, koji su ostavljeni u vodenom bubnju s splavom, a nisu mogli naučiti mjesto splavi ponovnim testom, za razliku od štakora bez inhibitora.

Naknadne studije otkrivaju da ako štakor prima trening prije primjene inhibitora, štakor "nadoknađuje" gubitak LTP-a, tj. Ima memoriju. Zaključak koji želimo pokazati jest to LTP aktivno sudjeluje u učenju, ali nije tako jasno da to čini pri pronalaženju informacija .

Implikacija cerebralne plastičnosti

Postoje mnogi pokusi koji to pokazuju neuroplastičnost aktivno sudjeluje u stjecanju novih znanja , primjerice gore spomenutom slučaju ili u stvaranju transgeničnih miševa u kojima je eliminiran gen za proizvodnju glutamata, što jako otežava učenje životinje.

Umjesto toga, vaša uloga u sjećanju počinje biti dvojba, kao što ste pročitali s nekoliko primjera navedenih. Pojavila se teorija da je mehanizam memorije unutar stanica umjesto na sinapsi. No, kako pokazuje psiholog i neuroznanstvenik Ralph Adolph, neuroznanost će riješiti kako učenje i sjećanje funkcioniraju u sljedećih pedeset godina , to jest, samo vrijeme pojašnjava sve.

Bibliografske reference:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P.Y.-W., Roberts, A.C. i Glanzman, D.L. (2014). Ponovno postavljanje dugotrajne memorije nakon brišu svog ponašanja i sinaptičkog izraza u Apliciji. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R., i Hesslow, G. (2014). Memorija i vremenski mehanizam lokalizirani na cerebralne Purkinje stanice. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E.R. i Siegelbaum, S. A. (2013). "Stanični mehanizmi implicitne pohrane memorije i biološka osnova individualnosti", u Principles of Neural Science, 5. Ed., Eds ER Kandel, JH Schwartz, TM Jessell, Siegelbaum SA i AJ Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill ), 1461-1486.
• Martin, S.J., i Morris, R.G.M. (2002). Novi život u staroj ideji: ponovljena je sinaptička plastičnost i hipoteza o pamćenju. Hippocampus 12, 609-636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryan, T.J., Roy, D.S., Pignatelli, M., Arons, A., i Tonegawa, S. (2015). Stanice Engram zadržavaju pamćenje pod retrogradnom amnezijom. Science 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.

Miloš Judaš: Razvojna neurobiologija ljudskog mozga kao temelj ljudske individualnosti (Ožujak 2024).