Synapsy nemusia byť základom pamäte

Mozog Obsahuje tisíce a tisíce prepojení medzi svojimi neurónmi, ktoré sú oddelené malým priestorom známym ako synapsie. Toto je miesto, kde prenos informácií prechádza z neurónu do neurónu..

Už nejaký čas sa ukázalo, že činnosť synapsie nie je statická, to znamená, že nie je vždy rovnaká. Môže sa zosilniť alebo zmenšiť v dôsledku vonkajších podnetov, napríklad vecí, ktoré žijeme. Táto kvalita schopnosti modulovať synapsiu je známa ako plasticita mozgu alebo neuroplasticity.

Doteraz sa predpokladalo, že táto schopnosť modulovať synapsie hrá rolu aktívne v dvoch činnostiach rovnako dôležitých pre rozvoj mozgu ako učenie a the Pamäť. Hovorím zatiaľ, pretože k tejto vysvetľujúcej schéme existuje nová alternatíva, podľa ktorej aby sme pochopili, ako funguje pamäť, nie sú synapsie také dôležité ako sa bežne verí.

História synapsií

Vďaka Ramónovi y Cajalovi to vieme neurónov Netvoria zjednotené tkanivo, ale sú oddelené interneuronálnymi priestormi, mikroskopickými miestami, ktoré by Sherrington neskôr nazval „synapsiami“. O desaťročia neskôr by psychológ Donald Hebb ponúkol teóriu, podľa ktorej synapsie nie sú vždy rovný v čase a dá sa modulovať, to znamená, hovoril o tom, čo poznáme ako neuroplasticita:

dva alebo viac neurónov môže spôsobiť konsolidáciu alebo degradáciu vzťahu medzi nimi, vďaka čomu sú určité komunikačné kanály častejšie ako iné. Ako zvláštny fakt, päťdesiat rokov pred postulovaním tejto teórie nechal Ramón y Cajal vo svojich spisoch dôkazy o existencii tejto modulácie.

Dnes poznáme dva mechanizmy, ktoré sa používajú v procese plasticity mozgu: dlhodobá potenciácia (LTP), čo je zosilnenie synapsie medzi dvoma neurónmi; a dlhodobá depresia (LTD), ktorá je úplným opakom tej prvej, teda zníženia prenosu informácií.

Pamäť a neuroveda, empirické dôkazy s polemikou

Učenie Je to proces, ktorým spájame veci a udalosti v živote s cieľom získať nové vedomosti. Pamäť je činnosť udržiavania a udržiavania týchto poznatkov získaných v priebehu času. V priebehu dejín prebiehali stovky experimentov zameraných na to, ako mozog vykonáva tieto dve činnosti.

Klasikou v tomto výskume je práca Kandela a Siegelbauma (2013) s malým bezstavovcom, morským slimákom známym ako Aplysia. V tomto výskume videli, že zmeny synaptickej vodivosti sa vytvorili v dôsledku toho, ako zviera reaguje na prostredie, čo ukazuje, že synapsia je zapojená do procesu učenia sa a memorovania. Ale novší experiment s Aplysiou od Chena a kol. (2014) našli niečo, čo je v rozpore so závermi, ku ktorým sa dospelo skôr. Štúdia odhaľuje, že u zvieraťa pretrváva dlhodobá pamäť v motorických funkciách aj po synapse bol inhibovaný drogami, čo spochybňuje myšlienku, že synapsia sa zúčastňuje celého procesu Pamäť.

Vyplýva z toho ďalší prípad, ktorý podporuje túto myšlienku experiment navrhli Johansson a kol. (2014). Pri tejto príležitosti boli študované Purkyňove bunky malého mozgu. Tieto bunky majú okrem iného svoju funkciu regulácie rytmu pohybov a stimulácie priamo a pod inhibíciou synapsií liekmi, proti všetkým prognózam, naďalej značkovali rytmus. Johansson dospel k záveru, že ich pamäť nie je ovplyvnená vonkajšími mechanizmami a že sú ich bunkami Purkinje sám, ktorí ovládajú mechanizmus individuálne, bez ohľadu na vplyvy synapse.

Do konca projekt vykonali Ryan a kol. (2015) slúžili na preukázanie toho, že sila synapsie nie je kritickým bodom pri konsolidácii pamäte. Podľa ich práce pri injekcii bielkovinových inhibítorov do zvierat, a retrográdna amnéziaTo znamená, že si nemôžu ponechať nové vedomosti. Ale ak v tej istej situácii použijeme malé záblesky svetla, ktoré stimulujú produkciu určitého proteíny (metóda známa ako optogenetika), áno, pamäť sa dá zachovať aj napriek chemickému bloku vyvolané.

Učenie a pamäť, jednotné alebo nezávislé mechanizmy?

Aby sme si niečo zapamätali, musíme sa o tom najskôr naučiť. Neviem, či je to z tohto dôvodu, ale súčasná neurovedecká literatúra má tendenciu spájať tieto dva pojmy a experimenty, na ktorých sú založené, majú tendenciu mať nejednoznačný záver, ktorý neumožňuje rozlišovať medzi procesmi učenia sa a pamäťou, čo sťažuje pochopenie, či používajú spoločný mechanizmus alebo nie.

Dobrým príkladom je práca Martina a Morrisa (2002) pri štúdiu hipokampus ako vzdelávacie centrum. Základ výskumu sa zameral na receptory N-metyl-D-aspartátu (NMDA), proteínu, ktorý rozpoznáva neurotransmiter glutamát a ktorý sa podieľa na signáli LTP. Ukázali, že bez dlhodobého zlepšovania v bunkách hypotalamu je nemožné naučiť sa nové poznatky. Pokus spočíval v podaní blokátorov NMDA receptorov potkanom, ktoré boli ponechané v bubne s vodou s a na rozdiel od potkanov bez inhibítorov nebol schopný sa dozvedieť polohu raftu opakovaním testu.

Ďalšie štúdie ukazujú, že ak sa potkan pred podaním inhibítorov trénuje, potkan „kompenzuje“ stratu LTP, to znamená, že má pamäť. Záver, ktorý sa má preukázať, je LTP sa aktívne zúčastňuje na učení, ale nie je také jasné, že to robí pri získavaní informácií.

Dôsledok plasticity mozgu

Existuje veľa experimentov, ktoré to dokazujú neuroplasticita sa aktívne podieľa na získavaní nových poznatkov, napríklad vyššie uvedený prípad alebo pri vytváraní transgénnych myší, pri ktorých odstraňuje gén pre produkciu glutamátu, čo vážne bráni učeniu sa glutamátu zviera.

Namiesto toho jeho úloha v pamäti začína byť viac pochybná, ako ste sa dočítali z niekoľkých citovaných príkladov. Začala sa objavovať teória, že pamäťový mechanizmus je skôr v bunkách ako v synapsách. Ale ako zdôrazňuje psychológ a neurológ Ralph Adolph, neuroveda zistí, ako bude učenie a pamäť fungovať v nasledujúcich päťdesiatich rokochTo znamená, že iba čas všetko vyjasní.

Bibliografické odkazy:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y. - W., Roberts, A. C. a Glanzman, D. Ľ (2014). Obnova dlhodobej pamäte po vymazaní jej behaviorálneho a synaptického prejavu v Aplysii. eLife 3: e03896. doi: 10,7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R. a Hesslow, G. (2014). Mechanizmus sledovania a časovania pamäte lokalizovaný do cerebelárnych Purkyňových buniek. Proc. Natl. Acad. Sci. POUŽITIE. 111, 14930-14934. doi: 10,1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R. a Siegelbaum, S. TO. (2013). „Bunkové mechanizmy implicitného ukladania pamäte a biologický základ individuality,“ v Principles of Neural Science, 5. vydanie, Eds E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell, S. TO. Siegelbaum a A. J. Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill), 1461–1486.
• Martin, S. J. a Morris, R. G. M. (2002). Nový život v starej myšlienke: prehodnotila sa hypotéza synaptickej plasticity a pamäti. Hippocampus 12, 609–636. doi: 10,1002 / hypo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. a Tonegawa, S. (2015). Engramové bunky si zachovávajú pamäť pri retrográdnej amnézii. Science 348, 1007-1013. doi: 10,1126 / science.aaa5542.