Mozog obsahuje tisíce a tisíce prepojení medzi jeho neurónmi, ktoré sú oddelené malým priestorom známym ako synapsie. To je miesto, kde prenos informácií ide z neurónu na neurón.

Pred časom bolo vidieť, že aktivita synapsie nie je statická, to znamená, že nie je vždy rovnaká. Môže byť posilnená alebo znížená v dôsledku vonkajších podnetov, ako sú veci, ktoré žijeme. Táto kvalita schopnosti modulovať synapse je známa ako mozgová plasticita alebo neuroplasticita.

Doteraz sa predpokladalo, že táto schopnosť modulovať synapsie sa aktívne zapája do dvoch aktivít, ktoré sú dôležité pre rozvoj mozgu ako učenie a pamäť. Doteraz hovorím, pretože k tomuto vysvetľujúcemu systému existuje nový alternatívny prúd, podľa ktorého na pochopenie fungovania pamäte nie sú synapsie také dôležité ako to prichádza veriť normálne.

História synapsií

Vďaka Ramónovi y Cajalovi vieme, že neuróny netvoria jednotné tkanivo, ale všetky sú oddelené interneuronálnymi priestormi, mikroskopickými miestami, ktoré by neskôr Sherrington nazval "synapsy". Po desaťročiach by psychológ Donald Hebb ponúkol teóriu, podľa ktorej synapsie nie sú vždy rovnaké v čase a môžu byť modulované, to znamená, že hovoril o tom, čo poznáme ako neuroplasticita: Dva alebo viac neurónov môže spôsobiť, že vzťahy medzi nimi budú konsolidovať alebo degradovať, častejšie ako niektoré iné komunikačné kanály. Ako zvláštny fakt, päťdesiat rokov pred uplatnením tejto teórie, Ramón y Cajal vo svojich spisoch zanechal dôkazy o existencii tejto modulácie..

Dnes poznáme dva mechanizmy, ktoré sa používajú v procese plasticity mozgu: dlhodobá potenciácia (LTP), čo je intenzifikácia synapsie medzi dvoma neurónmi; a dlhodobá depresia (LTD), čo je opakom prvého, to znamená zníženia prenosu informácií.

Pamäť a neuroveda, empirické dôkazy s kontroverziou

Učenie je proces, ktorým spájame veci a udalosti v živote, aby sme získali nové vedomosti. Pamäť je činnosť udržiavania a udržania týchto poznatkov získaných v čase. Počas histórie sa uskutočnili stovky experimentov s cieľom zistiť, ako mozog vykonáva tieto dve činnosti.

Klasikou tohto výskumu je práca Kandela a Siegelbauma (2013) s malým bezstavovcom, morským slimákom známym ako Aplysia. V tomto prešetrovaní, Videli, že zmeny synaptickej vodivosti vznikli ako dôsledok toho, ako zviera reaguje na životné prostredie, demonštrujúc, že ​​synapsia je zapojená do procesu učenia a zapamätania. Ale nedávnejší experiment s Aplysia Chen et al. (2014) našiel niečo, čo sa stretáva so závermi, ku ktorým sa dospelo skôr. Štúdia ukazuje, že dlhodobá pamäť pretrváva u zvierat v motorických funkciách po tom, čo boli lieky potlačené synapse, čo spochybňuje myšlienku, že synapse sa zúčastňuje celého procesu pamäti..

Iný prípad, ktorý túto myšlienku podporuje, vychádza z experimentu, ktorý navrhol Johansson et al. (2014). Pri tejto príležitosti boli študované Purkyňove bunky mozočka. Tieto bunky majú medzi svojimi funkciami kontrolu rytmu pohybov a sú stimulované priamo a za inhibície synapsií liekmi, proti všetkým náporom, pokračovali v nastavovaní tempa. Johansson dospel k záveru, že jeho pamäť nie je ovplyvnená externými mechanizmami, a že samotný Purkyňove bunky kontrolujú mechanizmus nezávisle od vplyvov synapsií..

Nakoniec projekt Ryana a spol. (2015) ukázali, že sila synapsie nie je kritickým bodom v konsolidácii pamäte. Podľa jeho práce, keď sa injekcie proteínových inhibítorov u zvierat vytvára retrográdna amnézia, to znamená, že si nemôžu udržať nové poznatky. Ale ak v tej istej situácii aplikujeme malé záblesky svetla, ktoré stimulujú produkciu určitých proteínov (metóda známa ako optogenetika), môžeme si uchovať pamäť aj napriek indukovanej chemickej blokáde..

Učenie a pamäť, zjednotené alebo nezávislé mechanizmy?

Aby sme si mohli niečo zapamätať, musíme sa o tom najprv dozvedieť. Neviem, či je to z tohto dôvodu, ale súčasná neurovedecká literatúra má tendenciu dať tieto dva termíny dohromady a experimenty, na ktorých sú založené, majú zvyčajne nejednoznačný záver, ktorý neumožňuje rozlišovať medzi procesom učenia a pamäťou, čo sťažuje pochopenie, ak používajú alebo nie.

Dobrým príkladom je práca Martina a Morrisa (2002) v štúdiu hipokampu ako vzdelávacieho centra. Výskumná základňa bola zameraná na receptory N-metyl-D-aspartátu (NMDA), čo je proteín, ktorý rozpoznáva glutamát neurotransmiteru a ktorý sa zúčastňuje na LTP signále. Preukázali, že bez dlhotrvajúcej potenciácie v bunkách hypotalamu nie je možné naučiť sa nové poznatky. Experiment spočíval v podávaní blokátorov NMDA receptorov u potkanov, ktoré sú ponechané vo vodnom bubne s pltom, ktorý nie je schopný sa naučiť umiestnenie vora opakovaním testu, na rozdiel od potkanov bez inhibítorov..

Následné štúdie ukázali, že ak potkan dostane tréning pred podaním inhibítorov, potkan "kompenzuje" stratu LTP, to znamená, že má pamäť. Záver, ktorý chceme ukázať, je to LTP sa aktívne zapája do vzdelávania, ale nie je také jasné, či to robí pri získavaní informácií.

Dôsledky mozgovej plasticity

Existuje mnoho experimentov, ktoré to ukazujú neuroplasticita sa aktívne podieľa na získavaní nových poznatkov, napríklad vyššie uvedený prípad alebo pri vytvorení transgénnych myší, v ktorých je eliminovaný gén na produkciu glutamátu, čo spôsobuje, že je pre zviera veľmi ťažké sa učiť.

Na druhej strane, jeho úloha v pamäti začína byť viac na pochybách, ako ste boli schopní čítať s niekoľkými citovanými príkladmi. Teória sa začala objavovať, že mechanizmus pamäti je skôr v bunkách než v synapsiach. Ale ako naznačuje psychológ a neurológ Ralph Adolph, neuroveda vyrieši spôsob, akým učenie a pamäť fungujú v nasledujúcich päťdesiatich rokoch, to znamená, že len čas objasňuje všetko.

Bibliografické odkazy:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P.Y.-W., Roberts, A.C., a Glanzman, D.L. (2014). Obnovenie dlhodobej pamäte po odstránení jej behaviorálneho a synaptického prejavu v Aplysia. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R., a Hesslow, G. (2014). Sledovanie pamäte a mechanizmus načasovania lokalizovaný do cerebelárnych Purkyňových buniek. Proc. Natl. Acad. Sci. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R., a Siegelbaum, S.A. (2013). "Bunkové mechanizmy implicitného ukladania pamäte a biologický základ individuality," v Principles of Neural Science, 5. Edn., Eds ER Kandel, JH Schwartz, TM Jessell, Siegelbaum SA a AJ Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill ), 1461-1486.
• Martin, S. J., a Morris, R.G. M. (2002). Nový život v starej myšlienke: synaptická plasticita a pamäťová hypotéza sa prehodnotili. Hippocampus 12, 609-636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D.S., Pignatelli, M., Arons, A. a Tonegawa, S. (2015). Engramové bunky si uchovávajú pamäť v retrográdnej amnézii. Science 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.