V možganih je na tisoče in tisoče medsebojnih povezav med njegovimi nevroni, ki jih ločuje majhen prostor, znan kot sinapse. Tu je prenos informacij od nevrona do nevrona .

Že nekaj časa je bilo videti, da dejavnost sinapse ni statična, to pomeni, da ni vedno enaka. Lahko se poveča ali zmanjša kot posledica zunanjih dražljajev, kot so stvari, ki jih živimo. Kakovost modulacije sinapse je znana kot plastična cevčica ali nevroplastičnost.

Do sedaj se je domnevalo, da ta sposobnost moduliranja sinapse aktivno sodeluje v dveh aktivnostih, ki so pomembne za razvoj možganov kot učenje in spomin. Do sedaj rečem, saj obstaja nov alternativni tok za to razlagalno shemo, v skladu s katero za razumevanje delovanja spomina sinapse niso tako pomembne kot je običajno verjel.

Zgodovina sinaps

Zahvaljujoč Ramón y Cajal vemo, da nevroni ne tvorijo enotnega tkiva, ampak vsi so ločeni z medneuronskimi prostori, mikroskopskimi kraji, ki jih bo kasneje Sherrington imenoval »sinapse«. Desetletja kasneje bi psiholog Donald Hebb ponudil teorijo, po kateri sinapse niso vedno enake in se lahko modulirajo, torej govori o tem, kar vemo kot nevroplastičnost: Dva ali več nevronov lahko povzroči zvezo med njimi za konsolidacijo ali degradacijo , zaradi česar so nekateri komunikacijski kanali pogostejši od drugih. Kot nenavadno dejstvo, je petdeset let pred uporabo te teorije Ramón y Cajal pustil dokaze o obstoju te modulacije v svojih spisih.

Danes poznamo dva mehanizma, ki se uporabljata v procesu plastične sposobnosti možganov: dolgoročna potencizacija (LTP), ki je intenzifikacija sinapse med dvema nevronoma; in dolgoročno depresijo (LTD), kar je nasprotje prvega, to je zmanjšanje prenosa informacij.

Spomin in nevroznanost, empirični dokazi z polemiko

Učenje je proces, s katerim povezujemo stvari in dogodke v življenju, da pridobimo novo znanje. Spomin je dejavnost vzdrževanja in ohranjanja tega znanja, pridobljenega sčasoma. Skozi zgodovino je bilo na stotine poskusov izvedeno iskanje možganov, ki opravljajo te dve dejavnosti.

Klasično v tej raziskavi je delo Kandela in Siegelbauma (2013) z majhnim nevretenčarjem, morskim polžem, znanim kot Aplysia. V tej preiskavi, videli so, da so spremembe sinaptične prevodnosti nastale kot posledica tega, kako se žival odziva na okolje , ki dokazuje, da je sinapse vključeno v proces učenja in pamćenja. Toda novejši poskus z Aplysia by Chen et al. (2014) je našel nekaj, kar se spopada z že sprejetimi sklepi. Študija razkriva, da dolgoročni spomin ostane v živalih v motoričnih funkcijah, potem ko je droga zavirala droga, kar je povzročilo dvom o ideji, da sinapse sodeluje v celotnem spominu.

Drug primer, ki podpira to idejo, izhaja iz eksperimenta, ki ga je predlagal Johansson et al. (2014). Ob tej priložnosti smo preučevali Purkinjeove celice v možganih. Te celice imajo med svojimi nalogami nadzor nad ritmom gibov in jih spodbujajo neposredno in pod zaviranjem sinapse z drogami, v nasprotju z vsemi napovedmi pa še naprej postavljajo tempo. Johansson je zaključil, da na njegov spomin ne vplivajo zunanji mehanizmi, in da so sami Purkinje sami, ki upravljajo mehanizem posamično, neodvisno od vplivov sinapse.

Nazadnje, projekt Ryan et al. (2015) je pokazal, da moč sinapse ni kritična točka pri konsolidaciji spomina. Po njegovem delu se pri injiciranju beljakovinskih inhibitorjev pri živalih proizvaja retrogradna amnezija, kar pomeni, da ne morejo ohraniti novega znanja. Če pa v tej isti situaciji uporabljamo majhne svetlobne vžigalice, ki spodbujajo proizvodnjo nekaterih beljakovin (metodo, znano kot optogenetika), lahko kljub povzročeni kemični blokadi ohranimo spomin.

Učenje in spomin, združeni ali neodvisni mehanizmi?

Da bi nekaj zapomnili, se moramo najprej naučiti o tem . Ne vem, ali je to zaradi tega, toda trenutna nevroznanstvena književnost te dve skupini pogosto povezuje in poskusi, na katerih temeljijo, imajo običajno dvoumen zaključek, ki ne omogoča razlikovanja med učnim procesom in pomnilnikom, zaradi česar je težko razumeti, ali uporabljajo skupni mehanizem ali ne.

Dober primer je delo Martina in Morrisa (2002) pri študiji hipokampusa kot učnega centra. Raziskovalna osnova se je osredotočila na receptorje N-Metil-D-Aspartata (NMDA), beljakovine, ki prepozna nevrotransmiter glutamat in sodeluje pri LTP signalu. Dokazali so, da brez dolgotrajnega potenciranja v celicah hipotalamusa ni mogoče naučiti novega znanja. Poskus je obsegal dajanje blokatorjev receptorjev NMDA pri podganah, ki so ostali v vodnem bobnu s splavom, pri čemer se ne more naučiti lokacije splava z ponovitvijo testa, za razliko od podgan brez zaviralcev.

Naknadne študije kažejo, da podgana "kompenzira" izgubo LTP, če ima podgana pred vadbo zaviralcev, to pomeni, da ima spomin. Zaključek, ki ga želimo pokazati, je to LTP dejavno sodeluje pri učenju, vendar ni tako jasno, da to počne pri pridobivanju informacij .

Posledice cerebralne plastičnosti

Obstaja veliko poskusov, ki to kažejo nevroplastičnost aktivno sodeluje pri pridobivanju novih znanj , na primer zgoraj omenjeni primer ali pri nastanku transgenih miši, v katerih se izloči gen za proizvodnjo glutamata, kar močno ovira učenje živali.

Namesto tega vaša vloga v pomnilniku postane bolj dvomljiva, kot ste prebrali z nekaj navedenimi primeri. Teorija se je začela pojavljati, da je mehanizem spomina znotraj celic, ne pa sinaps. Toda, kot navaja psiholog in nevroznanist Ralph Adolph, nevroznanost bo rešila učenje in spomin v naslednjih petdesetih letih , to pomeni, da samo čas pojasnjuje vse.

Bibliografske reference:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P.Y.-W., Roberts, A.C. in Glanzman, D.L. (2014). Ponovna vzpostavitev dolgoročnega spomina po izbrisu njenega vedenjskega in sinaptičnega izraza v Aplysiji. eLife 3: e03896. doi: 10,7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R. in Hesslow, G. (2014). Mehanizem sledenja in časovnega mehanizma, lokaliziran za celice cerebelarne Purkinje. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R. in Siegelbaum, S. A. (2013). "Celični mehanizmi implicitnega shranjevanja pomnilnika in biološke osnove individualnosti", v principih nevronske znanosti, 5. Ed., Eds ER Kandel, JH Schwartz, TM Jessell, Siegelbaum SA in AJ Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill ), 1461-1486.
• Martin, S. J. in Morris, R. G. M. (2002). Novo življenje v starih zamislih: ponovna sinaptična plastičnost in spominska hipoteza. Hipokampus 12, 609-636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. in Tonegawa, S. (2015). Celice Engram ohranjajo spomin pod retrogradno amnezijo. Znanost 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.

MOČ MOŽGANOV - Od Nevronov Do Omrežja [BRAIN POWER_ From Neurons to Networks].flv (April 2024).