Sinapse možda nisu osnova sjećanja

Mozak Sadrži tisuće i tisuće međusobnih veza između svojih neurona, koji su odvojeni malim prostorom poznatim kao sinapse. Tu prijenos podataka prelazi s neurona na neuron..

Već se neko vrijeme vidjelo da aktivnost sinapse nije statična, odnosno nije uvijek ista. Može se pojačati ili umanjiti kao posljedica vanjskih podražaja, poput stvari koje živimo. Ova kvaliteta mogućnosti modulacije sinapse poznata je kao plastičnost mozga ili neuroplastičnost.

Do sada se pretpostavljalo da ta sposobnost modulacije sinapsi igra ulogu u aktivan u dvije aktivnosti važne za razvoj mozga poput učenja i memorija. Kažem do sada, budući da postoji nova alternativna struja za ovu shemu objašnjenja, prema kojoj da bi razumjeli kako memorija funkcionira, sinapse nisu toliko važne kako se inače vjeruje.

Povijest sinapsi

Zahvaljujući Ramonu y Cajalu, to znamo neuroni Oni ne tvore jedinstveno tkivo, već su svi odvojeni međuuronskim prostorima, mikroskopskim mjestima koja će Sherrington kasnije nazvati "sinapsama". Desetljećima kasnije, psiholog Donald Hebb ponudit će teoriju prema kojoj sinapse nisu uvijek vremenski jednak i može se modulirati, odnosno govorio je o onome što znamo kao neuroplastičnost:

dva ili više neurona mogu dovesti do konsolidacije ili degradacije odnosa između njih, čineći određene komunikacijske kanale češćim od ostalih. Kao neobična činjenica, pedeset godina prije postuliranja ove teorije, Ramón y Cajal u svojim je spisima ostavio dokaze o postojanju ove modulacije.

Danas znamo dva mehanizma koja se koriste u procesu plastičnosti mozga: dugotrajno potenciranje (LTP), što je intenziviranje sinapse između dva neurona; i dugotrajne depresije (LTD), što je potpuno suprotno od prve, odnosno smanjenja prijenosa informacija.

Sjećanje i neuroznanost, empirijski dokazi s kontroverzama

Učenje To je proces kojim povezujemo stvari i događaje u životu radi stjecanja novih znanja. Sjećanje je aktivnost održavanja i zadržavanja tog znanja naučenog tijekom vremena. Tijekom povijesti bilo je stotine eksperimenata u potrazi za načinom na koji mozak izvodi ove dvije aktivnosti.

Klasika u ovom istraživanju je rad Kandela i Siegelbauma (2013) s malim beskičmenjakom, morskim pužem poznatim kao Aplysia. U ovom istraživanju, vidjeli su da su promjene u sinaptičkoj vodljivosti generirane kao posljedica reakcije životinje na okoliš, pokazujući da je sinapsa uključena u proces učenja i pamćenja. No, noviji eksperiment s Aplysia, Chen i sur. (2014) pronašli su nešto što se kosi s prethodno donesenim zaključcima. Studija otkriva da kod životinje dugotrajno pamćenje ostaje u motoričkim funkcijama nakon sinapse je inhibiran lijekovima, bacajući sumnju na ideju da sinapsa sudjeluje u cijelom procesu memorija.

Potiče još jedan slučaj koji podupire ovu ideju eksperiment predložili Johansson i sur. (2014). Ovom prilikom proučavane su Purkinjeove stanice malog mozga. Te stanice imaju među svojim funkcijama kontrolu ritma pokreta i stimuliraju ih izravno i pod inhibicijom sinapse lijekovima, protiv svih prognoza, nastavili su obilježavati ritam. Johansson je zaključio da na njihovo pamćenje ne utječu vanjski mehanizmi i da su stanice Purkinje sami koji upravljaju mehanizmom pojedinačno, bez obzira na utjecaje sinapsi.

Na kraju, projekt izveli Ryan i sur. (2015) poslužili su da pokažu kako snaga sinapse nije kritična točka u konsolidaciji memorije. Prema njihovom radu, prilikom ubrizgavanja inhibitora proteina u životinje, a retrogradna amnezija, odnosno ne mogu zadržati novo znanje. Ali ako smo u istoj situaciji, primjenjujemo male bljeskove svjetlosti koji potiču proizvodnju određenih proteini (metoda poznata kao optogenetika), da ta memorija može se zadržati unatoč kemijskom bloku inducirani.

Učenje i pamćenje, ujedinjeni ili neovisni mehanizmi?

Da bismo nešto zapamtili, prvo moramo to naučiti. Ne znam je li to iz ovog razloga, ali trenutna neuroznanstvena literatura nastoji spojiti ova dva pojma i eksperimenti na kojima se temelje imaju tendenciju dvosmislen zaključak koji ne dopušta razlikovanje procesa učenja i pamćenja, što otežava razumijevanje koriste li zajednički mehanizam ili ne.

Dobar primjer je rad Martina i Morrisa (2002) u istraživanju hipokampus kao centar za učenje. Baza istraživanja usredotočena je na receptore N-metil-D-aspartata (NMDA), protein koji prepoznaje neurotransmiter glutamat i koji sudjeluje u LTP signalu. Pokazali su da je bez dugotrajnog poboljšanja u stanicama hipotalamusa nemoguće naučiti nova znanja. Eksperiment se sastojao od davanja blokatora NMDA receptora štakorima koji su ostavljeni u bubnju vode s splav, jer ponavljanjem testa nisu mogli naučiti mjesto splavi, za razliku od štakora bez inhibitora.

Daljnja ispitivanja otkrivaju da ako štakor prije treninga prije primjene inhibitora dobije trening, štakor "nadoknađuje" gubitak LTP-a, odnosno ima memoriju. Zaključak koji treba pokazati je taj LTP aktivno sudjeluje u učenju, ali nije toliko jasno da to čini u pretraživanju informacija.

Implikacija plastičnosti mozga

Postoje mnogi eksperimenti koji to pokazuju neuroplastičnost aktivno sudjeluje u stjecanju novih znanja, na primjer gore spomenuti slučaj ili u stvaranju transgenih miševa u kojima uklanja gen za proizvodnju glutamata, što ozbiljno otežava učenje glutamata životinja.

Umjesto toga, njegova uloga u pamćenju počinje biti više sumnjiva, kao što ste pročitali s nekoliko navedenih primjera. Počela se pojavljivati ​​teorija da je memorijski mehanizam unutar stanica, a ne sinapsi. Ali kako ističe psiholog i neuroznanstvenik Ralph Adolph, neuroznanost će shvatiti kako učenje i pamćenje djeluju u sljedećih pedeset godinaOdnosno, samo vrijeme sve raščisti.

Bibliografske reference:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C. i Glanzman, D. L. (2014). Ponovno uspostavljanje dugotrajnog pamćenja nakon brisanja njegovog ponašanja i sinaptičkog izraza u Aplysia. eŽivot 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R., i Hesslow, G. (2014). Trag i vremenski mehanizam memorije lokaliziran u Purkinjeovim stanicama malog mozga. Proc. Natl. Akad. Sci. UPOTREBE. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / str.1415371111.
• Kandel, E. R. i Siegelbaum, S. DO. (2013). "Stanični mehanizmi implicitne memorije i biološka osnova individualnosti", u Principles of Neural Science, 5th Edn., Eds E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell, S. DO. Siegelbaum i A. J. Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill), 1461–1486.
• Martin, S. J. i Morris, R. G. M. (2002). Novi život u staroj ideji: ponovljena sinaptička plastičnost i hipoteza pamćenja. Hipokampus 12, 609–636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. i Tonegawa, S. (2015). Stanice engrama zadržavaju pamćenje pod retrogradnom amnezijom. Znanost 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.