Synapse nemusí být základem paměti

Mozek Obsahuje tisíce a tisíce propojení mezi neurony, které jsou odděleny malým prostorem známým jako synapse. To je místo, kde přenos informací prochází z neuronu do neuronu..

Již nějakou dobu bylo vidět, že aktivita synapse není statická, to znamená, že není vždy stejná. Lze jej posílit nebo zmenšit v důsledku vnějších podnětů, jako jsou věci, které žijeme. Tato kvalita schopnosti modulovat synapse je známá jako plasticita mozku nebo neuroplasticity.

Doposud se předpokládalo, že tato schopnost modulovat synapse hraje roli aktivní ve dvou činnostech, které jsou pro rozvoj mozku stejně důležité jako učení a the Paměť. Říkám zatím, protože k tomuto vysvětlujícímu schématu existuje nový alternativní proud, podle kterého abychom pochopili, jak funguje paměť, nejsou synapse tak důležité jak se obvykle věří.

Historie synapsí

Díky Ramónovi y Cajalovi to víme neurony Netvoří jednotnou tkáň, ale jsou odděleny interneuronálními prostory, mikroskopickými místy, která by Sherrington později nazval „synapsemi“. O několik desetiletí později nabídl psycholog Donald Hebb teorii, podle které synapse nejsou vždy rovný v čase a může být modulován, to znamená, že mluvil o tom, co známe jako neuroplasticitu:

dva nebo více neuronů může způsobit konsolidaci nebo degradaci vztahu mezi nimi, díky čemuž jsou určité komunikační kanály častější než jiné. Jako zvláštní skutečnost padesát let před postulováním této teorie nechal Ramón y Cajal ve svých spisech důkazy o existenci této modulace.

Dnes známe dva mechanismy, které se používají v procesu plasticity mozku: dlouhodobá potenciace (LTP), což je zesílení synapse mezi dvěma neurony; a dlouhodobá deprese (LTD), která je úplným opakem první, tj. omezení přenosu informací.

Paměť a neurověda, empirické důkazy s kontroverzí

Učení Je to proces, kterým spojujeme věci a události v životě, abychom získali nové znalosti. Paměť je činnost udržování a udržování těchto znalostí získaných v průběhu času. V celé historii proběhly stovky experimentů, které hledaly, jak mozek tyto dvě činnosti provádí.

Klasikou v tomto výzkumu je práce Kandela a Siegelbauma (2013) s malým bezobratlým mořským šnekem známým jako Aplysia. V tomto výzkumu viděli, že změny v synaptické vodivosti byly generovány v důsledku toho, jak zvíře reaguje na životní prostředí, což ukazuje, že synapse je zapojena do procesu učení a zapamatování. Ale novější experiment s Aplysií od Chen et al. (2014) našli něco, co je v rozporu s dříve dosaženými závěry. Studie ukazuje, že po synapse u zvířete přetrvává dlouhodobá paměť v motorických funkcích byl inhibován drogami, což zpochybňuje myšlenku, že synapse se účastní celého procesu Paměť.

Další případ, který tuto myšlenku podporuje, vyplývá z experiment navrhl Johansson et al. (2014). Při této příležitosti byly studovány Purkyňovy buňky mozečku. Tyto buňky mají mezi svými funkcemi funkci ovládání rytmu pohybů a stimulace přímo a pod inhibicí synapsí léky proti všem prognózám pokračovali v označování rytmus. Johansson dospěl k závěru, že jejich paměť není ovlivněna vnějšími mechanismy a že jsou buňkami Samotný Purkinje, který ovládá mechanismus jednotlivě, bez ohledu na vlivy synapse.

Poslední, projekt provádí Ryan a kol. (2015) sloužil k prokázání, že síla synapse není kritickým bodem při konsolidaci paměti. Podle jejich práce při injekčním podávání proteinových inhibitorů zvířatům a retrográdní amnézieTo znamená, že si nemohou uchovat nové znalosti. Ale pokud v této stejné situaci aplikujeme malé záblesky světla, které stimulují produkci určitého proteiny (metoda známá jako optogenetika), ano, že paměť může být zachována i přes chemický blok indukovaný.

Učení a paměť, jednotné nebo nezávislé mechanismy?

Abychom si něco zapamatovali, musíme se o tom nejprve naučit. Nevím, jestli je to z tohoto důvodu, ale současná neurovědecká literatura má tendenci spojovat tyto dva pojmy a experimenty, na nichž jsou založeny, mají tendenci nejednoznačný závěr, který neumožňuje rozlišovat mezi procesy učení a paměti, což ztěžuje pochopení, zda používají společný mechanismus nebo ne.

Dobrým příkladem je práce Martina a Morrise (2002) ve studii hipokampus jako výukové centrum. Výzkumná základna se zaměřila na receptory N-methyl-D-aspartátu (NMDA), protein, který rozpoznává neurotransmiter glutamát a který se účastní signálu LTP. Ukázali, že bez dlouhodobého zlepšování v buňkách hypotalamu je nemožné naučit se nové znalosti. Experiment spočíval v podávání blokátorů NMDA receptorů krysám, které byly ponechány v bubnu s vodou s a na rozdíl od krys bez inhibitorů nebyl schopen zjistit polohu voru opakováním testu.

Následující studie ukazují, že pokud se potkan dostane školení před podáním inhibitorů, potkan "kompenzuje" ztrátu LTP, to znamená, že má paměť. Závěr, který se má ukázat, je LTP se aktivně účastní učení, ale není tak jasné, že tak činí při získávání informací.

Důsledek plasticity mozku

Existuje mnoho experimentů, které to ukazují neuroplasticita se aktivně podílí na získávání nových znalostí, například výše uvedený případ nebo při tvorbě transgenních myší, ve kterých odstraňuje gen pro produkci glutamátu, což výrazně brání učení glutamátu zvíře.

Místo toho jeho role v paměti začíná být více pochybná, jak jste četli s několika uvedenými příklady. Začala se objevovat teorie, že paměťový mechanismus je spíše v buňkách než v synapsích. Ale jak zdůrazňuje psycholog a neurolog Ralph Adolph, neurověda přijde na to, jak bude učení a paměť fungovat v příštích padesáti letechTo znamená, že vše vyjasní pouze čas.

Bibliografické odkazy:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C. a Glanzman, D. L. (2014). Obnovení dlouhodobé paměti po vymazání jejího chování a synaptického výrazu v Aplysii. eLife 3: e03896. doi: 10,7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R. a Hesslow, G. (2014). Mechanismus trasování a časování paměti lokalizovaný do mozečkových Purkyňových buněk. Proc. Natl. Acad. Sci. POUŽITÍ. 111, 14930-14934. doi: 10,1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R. a Siegelbaum, S. NA. (2013). „Buněčné mechanismy implicitního ukládání paměti a biologický základ individuality,“ v Principles of Neural Science, 5. vydání, Eds E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell, S. NA. Siegelbaum a A. J. Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill), 1461–1486.
• Martin, S. J. a Morris, R. G. M. (2002). Nový život ve staré myšlence: synaptická hypotéza plasticity a paměti se znovu objevila. Hippocampus 12, 609–636. doi: 10,1002 / hypo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. a Tonegawa, S. (2015). Engramové buňky si uchovávají paměť při retrográdní amnézii. Science 348, 1007-1013. doi: 10,1126 / science.aaa5542.