Sinapsis mungkin bukan dasar dari ingatan

Otak Ini berisi ribuan dan ribuan interkoneksi antara neuronnya, yang dipisahkan oleh ruang kecil yang dikenal sebagai sinapsis. Di sinilah transmisi informasi lewat dari neuron ke neuron.

Untuk beberapa waktu telah terlihat bahwa aktivitas sinapsis tidak statis, yaitu tidak selalu sama. Itu dapat ditingkatkan atau dikurangi sebagai akibat dari rangsangan eksternal, seperti hal-hal yang kita jalani. Kualitas kemampuan untuk memodulasi sinapsis ini dikenal sebagai plastisitas otak atau neuroplastisitas.

Sampai sekarang, telah diasumsikan bahwa kemampuan untuk memodulasi sinapsis ini terlibat dalam a aktif dalam dua kegiatan yang sama pentingnya untuk perkembangan otak seperti belajar dan itu Penyimpanan. Saya katakan sejauh ini, karena ada arus alternatif baru untuk skema penjelasan ini, yang menurutnya Untuk memahami cara kerja memori, sinapsis tidak begitu penting seperti yang biasanya diyakini.

Sejarah sinapsis

Terima kasih kepada Ramón y Cajal, kami tahu itu neuron Mereka tidak membentuk jaringan terpadu, tetapi semuanya dipisahkan oleh ruang interneuronal, tempat mikroskopis yang kemudian disebut Sherrington sebagai "sinapsis." Beberapa dekade kemudian, psikolog Donald Hebb akan menawarkan teori yang menurutnya sinapsis tidak selalu sama dalam waktu dan dapat dimodulasi, yaitu, dia berbicara tentang apa yang kita kenal sebagai neuroplastisitas:

dua atau lebih neuron dapat menyebabkan hubungan di antara mereka berkonsolidasi atau menurun, membuat saluran komunikasi tertentu lebih sering daripada yang lain. Sebagai fakta yang aneh, lima puluh tahun sebelum mendalilkan teori ini, Ramón y Cajal meninggalkan bukti keberadaan modulasi ini dalam tulisannya.

Hari ini kita tahu dua mekanisme yang digunakan dalam proses plastisitas otak: potensiasi jangka panjang (LTP), yang merupakan intensifikasi sinaps antara dua neuron; dan depresi jangka panjang (LTD), yang merupakan kebalikan dari yang pertama, yaitu pengurangan transmisi informasi.

Memori dan ilmu saraf, bukti empiris dengan kontroversi

Pembelajaran Ini adalah proses dimana kita mengasosiasikan hal-hal dan peristiwa dalam hidup untuk memperoleh pengetahuan baru. Memori adalah aktivitas memelihara dan mempertahankan pengetahuan ini dipelajari dari waktu ke waktu. Sepanjang sejarah, ratusan eksperimen telah dilakukan untuk mencari bagaimana otak melakukan dua aktivitas ini.

Klasik dalam penelitian ini adalah karya Kandel dan Siegelbaum (2013) dengan invertebrata kecil, siput laut yang dikenal sebagai Aplysia. Dalam penelitian ini, mereka melihat bahwa perubahan konduktivitas sinaptik dihasilkan sebagai konsekuensi dari bagaimana hewan tersebut merespons lingkungan, menunjukkan bahwa sinapsis terlibat dalam proses belajar dan menghafal. Tapi percobaan yang lebih baru dengan Aplysia oleh Chen et al. (2014) menemukan sesuatu yang bertentangan dengan kesimpulan yang dicapai sebelumnya. Studi ini mengungkapkan bahwa memori jangka panjang tetap ada pada hewan dalam fungsi motorik setelah sinaps telah dihambat oleh obat-obatan, menimbulkan keraguan pada gagasan bahwa sinapsis berpartisipasi dalam seluruh proses Penyimpanan.

Kasus lain yang mendukung ide ini muncul dari percobaan diusulkan oleh Johansson et al. (2014). Pada kesempatan ini, sel-sel Purkinje dari otak kecil dipelajari. Sel-sel ini memiliki salah satu fungsinya yaitu mengontrol ritme gerakan, dan dirangsang oleh langsung dan di bawah penghambatan sinaps oleh obat-obatan, melawan semua prognosis, mereka terus menandai mark irama. Johansson menyimpulkan bahwa ingatan mereka tidak dipengaruhi oleh mekanisme eksternal, dan bahwa mereka adalah sel-sel dari Purkinje sendiri yang mengendalikan mekanisme secara individual, terlepas dari pengaruhnya sinapsis.

Terakhir, sebuah proyek dilakukan oleh Ryan et al. (2015) menunjukkan bahwa kekuatan sinaps bukanlah titik kritis dalam konsolidasi memori. Menurut pekerjaan mereka, ketika menyuntikkan inhibitor protein ke hewan, a amnesia mundurArtinya, mereka tidak dapat mempertahankan pengetahuan baru. Tetapi jika dalam situasi yang sama, kami menerapkan kilatan cahaya kecil yang merangsang produksi tertentu protein (metode yang dikenal sebagai optogenetika), ya memori itu dapat dipertahankan meskipun ada blok kimia diinduksi.

Belajar dan memori, mekanisme bersatu atau independen?

Untuk menghafal sesuatu, pertama-tama kita harus mempelajarinya. Saya tidak tahu apakah itu sebabnya, tetapi literatur ilmu saraf saat ini cenderung menggabungkan kedua istilah ini dan eksperimen yang menjadi dasarnya cenderung memiliki kesimpulan ambigu, yang tidak memungkinkan untuk membedakan antara proses belajar dan memori, sehingga sulit untuk memahami apakah mereka menggunakan mekanisme umum atau tidak.

Sebuah contoh yang baik adalah karya Martin dan Morris (2002) dalam studi tentang hipokampus sebagai pusat belajar. Basis penelitian berfokus pada reseptor untuk N-Methyl-D-Aspartate (NMDA), protein yang mengenali neurotransmitter glutamat dan yang berpartisipasi dalam sinyal LTP. Mereka menunjukkan bahwa tanpa peningkatan jangka panjang dalam sel hipotalamus, tidak mungkin untuk mempelajari pengetahuan baru. Percobaan terdiri dari pemberian penghambat reseptor NMDA ke tikus, yang ditinggalkan dalam drum air dengan rakit, karena tidak dapat mempelajari lokasi rakit dengan mengulangi tes, tidak seperti tikus tanpa inhibitor.

Studi lebih lanjut mengungkapkan bahwa jika tikus menerima pelatihan sebelum pemberian inhibitor, tikus "mengkompensasi" hilangnya LTP, yaitu, ia memiliki memori. Kesimpulan yang akan ditampilkan adalah LTP secara aktif berpartisipasi dalam pembelajaran, tetapi tidak begitu jelas bahwa ia melakukannya dalam pencarian informasi.

Implikasi dari plastisitas otak

Ada banyak eksperimen yang menunjukkan bahwa neuroplastisitas secara aktif berpartisipasi dalam perolehan pengetahuan baru, misalnya kasus yang disebutkan di atas atau dalam pembuatan tikus transgenik di mana menghilangkan gen untuk produksi glutamat, yang sangat menghambat pembelajaran glutamat satwa.

Alih-alih, perannya dalam ingatan mulai lebih diragukan, seperti yang telah Anda baca dengan beberapa contoh yang dikutip. Sebuah teori telah mulai muncul bahwa mekanisme memori berada di dalam sel daripada sinapsis. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh psikolog dan ahli saraf Ralph Adolph, ilmu saraf akan mencari tahu bagaimana pembelajaran dan memori bekerja dalam lima puluh tahun ke depanArtinya, hanya waktu yang menyelesaikan semuanya.

Referensi bibliografi:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C., dan Glanzman, D. L (2014). Pemulihan memori jangka panjang setelah penghapusan ekspresi perilaku dan sinaptiknya di Aplysia. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R., dan Hesslow, G. (2014). Jejak memori dan mekanisme waktu terlokalisasi ke sel Purkinje serebelum. Prok. Natal akad. Sci. PENGGUNAAN 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R., dan Siegelbaum, S. UNTUK. (2013). "Mekanisme seluler penyimpanan memori implisit dan dasar biologis individualitas," dalam Principles of Neural Science, 5th Edn., Eds E. R Kandel, J. H Schwartz, T. M. Jessel, S. UNTUK. Siegelbaum, dan A. J Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill), 1461–1486.
• Martin, S J., dan Morris, R. G M. (2002). Kehidupan baru dalam ide lama: plastisitas sinaptik dan hipotesis memori ditinjau kembali. Hipokampus 12, 609–636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryan, T J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A., dan Tonegawa, S. (2015). Sel engram mempertahankan memori di bawah amnesia retrograde. Sains 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / sains.aaa5542.