Sinapses var nebūt atmiņas pamats

Smadzenes Tas satur tūkstošiem un tūkstošiem savienojumu starp neironiem, kurus atdala maza telpa, kas pazīstama kā sinapses. Šeit informācijas pārraide pāriet no neirona uz neironu..

Jau kādu laiku ir redzams, ka sinapses aktivitāte nav statiska, tas ir, tā ne vienmēr ir vienāda. To var uzlabot vai mazināt ārējo stimulu, piemēram, lietu, ko mēs dzīvojam, rezultātā. Šī sinapses modulēšanas spēja ir pazīstama kā smadzeņu plastika vai neiroplastiskums.

Līdz šim tika pieņemts, ka šai spējai modulēt sinapses ir nozīme aktīvi darbojas divās smadzeņu attīstībai tikpat svarīgās aktivitātēs kā mācīšanās un atmiņa. Es saku līdz šim, jo ​​šai skaidrojošajai shēmai ir jauna alternatīva, saskaņā ar kuru Lai saprastu, kā darbojas atmiņa, sinapses nav tik svarīgas kā parasti uzskata.

Sinapses vēsture

Pateicoties Ramón y Cajal, mēs to zinām neironi Tie neveido vienotu audu, bet tos visus atdala starpneuronālās atstarpes, mikroskopiskas vietas, kuras Šeringtons vēlāk dēvēs par "sinapsēm". Desmitiem gadu vēlāk psihologs Donalds Hebbs piedāvās teoriju, saskaņā ar kuru sinapses ne vienmēr ir vienāds laikā un var tikt modulēts, tas ir, viņš runāja par to, ko mēs zinām kā neiroplastiskumu:

divi vai vairāki neironi var izraisīt attiecību savstarpēju nostiprināšanos vai degradāciju, padarot noteiktus saziņas kanālus biežākus nekā citus. Kā kuriozs fakts, piecdesmit gadus pirms šīs teorijas publicēšanas Ramons y Kajal savos rakstos atstāja pierādījumus par šīs modulācijas esamību.

Šodien mēs zinām divus mehānismus, kas tiek izmantoti smadzeņu plastikas procesā: ilgtermiņa potencēšana (LTP), kas ir sinapses pastiprināšanās starp diviem neironiem; un ilgstoša depresija (LTD), kas ir pilnīgi pretēja pirmajai, tas ir, informācijas pārraides samazināšanai.

Atmiņa un neirozinātne, empīriski pierādījumi ar pretrunām

Mācīšanās Tas ir process, kurā mēs saistām lietas un notikumus dzīvē, lai iegūtu jaunas zināšanas. Atmiņa ir šo laika gaitā apgūto zināšanu uzturēšana un saglabāšana. Vēstures gaitā ir bijuši simtiem eksperimentu, meklējot, kā smadzenes veic šīs divas darbības.

Klasika šajā pētījumā ir Kandela un Zīgelbauma (2013) darbs ar mazu bezmugurkaulnieku, jūras gliemezi, kas pazīstams kā Aplysia. Šajā pētījumā viņi redzēja, ka izmaiņas sinaptiskajā vadītspējā radās kā reakcija uz to, kā dzīvnieks reaģē uz vidi, parādot, ka sinapss ir iesaistīts mācīšanās un iegaumēšanas procesā. Bet jaunāks Chen et al. Eksperiments ar Aplysia. (2014) ir atraduši kaut ko tādu, kas ir pretrunā ar iepriekš izdarītajiem secinājumiem. Pētījums atklāj, ka dzīvniekam pēc sinapses ilgstoša atmiņa saglabājas kustību funkcijās narkotikas ir kavējušas, liekot apšaubīt domu, ka sinapses piedalās visā atmiņa.

No tā izriet vēl viens gadījums, kas atbalsta šo ideju eksperiments ierosināja Johansons un citi. (2014). Šajā gadījumā tika pētītas smadzenītes Purkinje šūnas. Šo šūnu funkcija ir kontrolēt kustību ritmu un tās stimulēt tieši un sinapses nomākumā ar zālēm, pret visām prognozēm, viņi turpināja atzīmēt ritms. Johansons secināja, ka viņu atmiņu neietekmē ārējie mehānismi un ka tās ir šūnas Vienīgi Purkinje, kas mehānismu kontrolē individuāli, neatkarīgi no sinapsē.

Pēc pēdējā projektu izpildīja Raiens un citi. (2015) kalpoja, lai parādītu, ka sinapses stiprums nav kritisks punkts atmiņas konsolidācijā. Saskaņā ar viņu darbu, injicējot olbaltumvielu inhibitorus dzīvniekiem, a retrogrāda amnēzijaTas ir, viņi nevar saglabāt jaunas zināšanas. Bet, ja šajā pašā situācijā mēs izmantojam mazus gaismas uzplaiksnījumus, kas stimulē noteiktu olbaltumvielas (metodi sauc par optogenētiku), jā, atmiņu var saglabāt, neskatoties uz ķīmisko bloku izraisīts.

Mācīšanās un atmiņa, vienoti vai neatkarīgi mehānismi?

Lai kaut ko iegaumētu, mums vispirms tas ir jāapgūst. Es nezinu, vai tas ir šī iemesla dēļ, bet pašreizējā neirozinātniskajā literatūrā ir tendence salikt šos divus terminus, un eksperimenti, uz kuriem tie balstās, neskaidrs secinājums, kas neļauj atšķirt mācīšanās un atmiņas procesus, apgrūtinot izpratni, vai tie izmanto kopēju mehānismu vai nē.

Labs piemērs ir Martina un Morisa (2002) darbs pētījumā hipokampu kā mācību centrs. Pētījuma pamatā bija N-metil-D-aspartāta (NMDA), olbaltumvielu, kas atpazīst neirotransmiteru, receptori glutamāts un tas piedalās LTP signālā. Viņi parādīja, ka bez ilgstošas ​​uzlabošanās hipotalāma šūnās nav iespējams apgūt jaunas zināšanas. Eksperiments sastāvēja no NMDA receptoru blokatoru ievadīšanas žurkām, kuras atstāja ūdens bungā ar a plosts, nespējot uzzināt plosta atrašanās vietu, atkārtojot testu, atšķirībā no žurkām bez inhibitoriem.

Turpmākie pētījumi atklāj, ka, ja žurka pirms inhibitoru ievadīšanas saņem apmācību, žurka "kompensē" LTP zudumu, tas ir, tai ir atmiņa. Parādāmais secinājums ir tāds LTP aktīvi piedalās mācībās, bet nav tik skaidrs, ka tas to dara informācijas iegūšanā.

Smadzeņu plastika

Ir daudz eksperimentu, kas to parāda neiroplastika aktīvi piedalās jaunu zināšanu apguvē, piemēram, iepriekšminētais gadījums vai radot transgēnas peles, kurās noņem glutamāta ražošanas gēnu, kas nopietni kavē glutamāta apgūšanu dzīvnieks.

Tā vietā tā loma atmiņā sāk kļūt šaubīgāka, kā jūs lasījāt ar dažiem pieminētiem piemēriem. Ir parādījusies teorija, ka atmiņas mehānisms atrodas šūnās, nevis sinapsēs. Bet, kā norāda psihologs un neirozinātnieks Ralfs Adolfs, neirozinātne izdomās, kā mācīšanās un atmiņa darbojas nākamajos piecdesmit gadosTas ir, tikai laiks visu noskaidro.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C. un Glanzmans, D. L. (2014). Ilgtermiņa atmiņas atjaunošana pēc tās uzvedības un sinaptiskās izteiksmes izdzēšanas Aplīzijā. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansons, F., Džirenheds, D.-A., Rasmusens, A., Zuka, R. un Heslovs, G. (2014). Atmiņas izsekošana un laika noteikšanas mehānisms lokalizēts smadzenītes Purkinje šūnās. Proc. Natl. Akad. Sci. LIETOŠANA. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandels, Ē. R. un Siegelbaum, S. TO. (2013). "Netiešās atmiņas glabāšanas šūnu mehānismi un individualitātes bioloģiskais pamats", Principles of Neural Science, 5. izdevums, Eds E. R. Kandels, Dž. H. Švarcs, T. M. Džesels, S. TO. Siegelbaum un A. Dž. Hadspets (Ņujorka, Ņujorka: McGraw-Hill), 1461–1486.
• Mārtiņš, S. Dž. Un Moriss, R. G. M. (2002). Jauna dzīve vecā idejā: pārskatīta sinaptiskā plastika un atmiņas hipotēze. Hippocampus 12, 609–636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Raiens, T. Dž., Rojs, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. un Tonegawa, S. (2015). Engrama šūnas saglabā atmiņu retrogrādās amnēzijas laikā. Zinātne 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.