Każda zapamiętana definicja, wzór czy data zostawia w mózgu fizyczny ślad. Zespół ze Scripps Research obejrzał taki ślad u myszy z dokładnością do pojedynczych połączeń między neuronami i zobaczył coś innego, niż podpowiada klasyczna reguła z podręczników. Badanie opublikowało czasopismo „Science”, a amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH), które je współfinansowały, opisują tworzenie wspomnień jako proces z natury elastyczny – a na końcu możesz sprawdzić, czy czytasz o mózgu jak naukowiec.
Neurobiolodzy od dawna zakładają, że wspomnienie nie unosi się w mózgu jak duch, tylko ma konkretną, materialną postać. Gdy czegoś się uczymy, część komórek nerwowych zostaje „przydzielona” do danego wspomnienia i zmienia sposób, w jaki łączy się z innymi. Taki zestaw komórek i połączeń nazywa się śladem pamięciowym albo engramem.
Problem polega na tym, że te zmiany są mikroskopijne. Zobaczyć, które połączenia powstały, zniknęły albo się przebudowały, to jak szukać kilku przestawionych kabli w gigantycznej serwerowni. Właśnie tego podjęli się Marco Uytiepo, Anton Maximov i ich współpracownicy ze Scripps Research.
Badacze pracowali na myszach. Najpierw zwierzęta przeszły zadanie warunkowania, czyli prosty rodzaj uczenia się. Potem naukowcy sięgnęli po kilka narzędzi naraz:
Efektem był szczegółowy „schemat okablowania” fragmentu mózgu, który brał udział w zapamiętywaniu.
Ciekawostka: hipokamp myszy badacze obejrzeli mniej więcej tydzień po nauce. Ten moment wybrali celowo – wspomnienie było już wstępnie zapisane, ale jeszcze nie zostało przeorganizowane do długotrwałego przechowywania.
Najciekawsze okazało się to, jak „przydzielone” do wspomnienia neurony przebudowały swoje połączenia. Często robiły to za pomocą nietypowej struktury, którą badacze nazywają kolbką wielosynaptyczną (ang. multi-synaptic bouton). W takim miejscu zakończenie aksonu – czyli „przewodu”, którym neuron wysyła sygnał – styka się nie z jedną, ale z kilkoma komórkami odbierającymi jednocześnie.
Według autorów to może być mechanizm, który umożliwia elastyczne kodowanie informacji, obserwowane już we wcześniejszych badaniach. W opisie NIH taka struktura pojawia się jako znak rozpoznawczy śladów pamięciowych.
Każdy, kto otarł się o psychologię albo neurobiologię, zna hasło „neurony, które razem się pobudzają, razem się łączą”. To klasyczna zasada uczenia się. Wynikałoby z niej, że komórki biorące udział w tym samym wspomnieniu powinny być ze sobą szczególnie mocno połączone.
Tymczasem w tym badaniu tak nie było. Neurony zaangażowane w tworzenie wspomnienia nie łączyły się preferencyjnie ze sobą nawzajem. NIH pisze wprost, że ten wynik podważa tradycyjną regułę. Nie znaczy to, że cała dotychczasowa wiedza ląduje w koszu, ale obraz okazuje się bardziej skomplikowany niż zgrabne hasło.
Zmiany nie ograniczały się do samych połączeń. Komórki przypisane do śladu pamięciowego przeorganizowały też swoje wnętrze – struktury, które dostarczają energii i wspierają komunikację oraz plastyczność w miejscach styku neuronów.
Do tego te neurony silniej współdziałały z astrocytami. To komórki pomocnicze mózgu, które długo traktowano jak tło dla „ważniejszych” neuronów. W tym badaniu okazały się częścią obrazu zapamiętywania.
Z całości wyłania się wniosek, który NIH stawia na pierwszym planie: tworzenie wspomnień jest z gruntu elastyczne. Autorzy sugerują, że ta elastyczność może pomóc zrozumieć, dlaczego pamięć i uczenie się czasem zawodzą. Innymi słowy – system, który potrafi się łatwo przebudowywać, ma też więcej miejsc, w których coś może pójść nie tak.
Kusi, żeby z takiego badania wyprowadzić od razu przepis na lepszą naukę do sesji. Autorzy jednak takiego przepisu nie podają i warto to uczciwie zaznaczyć. Oto, co z tego badania wynika, a czego nie:
Dla studenta to przede wszystkim lekcja czytania nauki: nagłówek o „odkryciu sekretu pamięci” warto sprawdzić u źródła, zanim zmieni się cały plan nauki.
Sami badacze zaznaczają, że to dopiero początek. Trzeba sprawdzić, czy podobne mechanizmy działają w innych momentach po nauce i w innych obwodach nerwowych. Do zbadania pozostaje też skład molekularny kolbek wielosynaptycznych i ich rola w pamięci oraz innych procesach poznawczych. Badanie wsparły Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego, Narodowy Instytut Zaburzeń Neurologicznych i Udaru oraz program BRAIN Initiative. Pełny komunikat można przeczytać na stronie >NIH.
Zespół ze Scripps Research pokazał u myszy, jak wygląda ślad pamięciowy w skali pojedynczych połączeń. Neurony przypisane do wspomnienia przebudowały swoje kontakty, często za pomocą struktur łączących jedną komórkę z kilkoma naraz, zmieniły swoje wnętrze i mocniej współpracowały z astrocytami. Nie łączyły się za to szczególnie ze sobą nawzajem, co podważa klasyczną regułę uczenia się. Pamięć okazuje się procesem elastycznym – i właśnie dlatego czasem zawodnym.
5 pytań · minuta
poleca:
