Smadzenes satur tūkstošiem un tūkstošiem starpsavienojumu starp tās neironiem, kurus atdala neliela telpa, ko sauc par sinapsijām. Tas ir, ja informācijas pārsūtīšana notiek no neirona uz neironu.

Pirms kāda laika bija redzams, ka sinapses darbība nav statiska, tas ir, tas ne vienmēr ir vienāds. To var pastiprināt vai samazināt ārējo stimulu, piemēram, to, ko mēs dzīvojam, rezultātā. Šī sinapses modulācijas spēja ir pazīstama kā smadzeņu plastiskums vai neiroplastiskums.

Līdz šim ir pieņemts, ka šī spēja modulēt sinapses ir aktīvi iesaistīta divās aktivitātēs, kas ir svarīgas smadzeņu attīstībai kā mācīšanās un atmiņa. Līdz šim es saku, jo šai paskaidrojošajai shēmai ir jauna alternatīva, saskaņā ar kuru lai saprastu atmiņas darbību, sinapses nav tik svarīgas kā tas parasti tic.

Sinapses vēsture

Pateicoties Ramón y Cajal, mēs zinām, ka neironi nerada vienotu audu, bet visi no tiem ir atdalīti ar starpnacionālām telpām, mikroskopiskām vietām, kuras vēlāk Sherrington varētu saukt par "sinapsijām". Gadu desmitus vēlāk psihologs Donalds Hebbs piedāvāja teoriju, saskaņā ar kuru sinapses ne vienmēr ir vienlīdzīgas un var tikt modulētas, tas ir, viņš runāja par to, ko mēs pazīstam kā neiroplastiku: Divi vai vairāki neironi var izraisīt attiecības starp tām, lai nostiprinātu vai degradētu, padarīt dažus sakaru kanālus biežākus nekā citus. Kā ziņkārīgs fakts, piecdesmit gadus pirms šīs teorijas piemērošanas Ramón y Cajal savā rakstos atstāja pierādījumus par šīs modulācijas esamību..

Šodien mēs zinām divus mehānismus, kas tiek izmantoti smadzeņu plastiskuma procesā: ilgstoša potencēšana (LTP), kas ir sinapses pastiprināšanās starp diviem neironiem; un ilgtermiņa depresija (LTD), kas ir pretējs pirmajam, tas ir, informācijas pārraides samazinājumam.

Atmiņa un neirozinātne, empīriski pierādījumi ar pretrunām

Mācīšanās ir process, kurā mēs saistām lietas un notikumus dzīvē, lai iegūtu jaunas zināšanas. Atmiņa ir šī zināšanu apguve un saglabāšana laika gaitā. Vēstures laikā ir veikti simtiem eksperimentu, lai noskaidrotu, kā smadzenes veic šīs divas darbības.

Šajā pētījumā klasisks ir Kandel un Siegelbaum (2013) darbs ar nelielu bezmugurkaulnieku - jūras gliemežu, kas pazīstams kā Aplysia. Šajā izmeklēšanā, Viņi redzēja, ka sinaptiskā vadītspēja ir radusies, kā rezultātā dzīvnieks reaģē uz vidi, pierāda, ka sinapse ir iesaistīta mācīšanās un iegaumēšanas procesā. Bet jaunāks eksperiments ar Apīniju, ko veica Chen et al. (2014) ir atradis kaut ko, kas ir pretrunā iepriekš izdarītajiem secinājumiem. Pētījums atklāj, ka ilgstoša atmiņa dzīvniekam saglabājas motora funkcijās pēc tam, kad narkotikas kavē sinapsiju, radot šaubas par ideju, ka sinapse piedalās visā atmiņas procesā.

Vēl viens gadījums, kas atbalsta šo ideju, izriet no Johansona et al. (2014). Šajā gadījumā tika pētītas smadzeņu Purkinje šūnas. Šīm šūnām ir viena no savām funkcijām, lai kontrolētu kustību ritmu, un to stimulēšana tieši un ar sinapsēm, ko izraisa narkotikas, pret visiem izredzes turpināja noteikt tempu. Johansons secināja, ka viņa atmiņu neietekmē ārējie mehānismi un ka paši Purkinje šūnas paši kontrolē mehānismu neatkarīgi no sinapses ietekmes..

Visbeidzot, Ryan et al. (2015) kalpoja, lai pierādītu, ka sinapses spēks nav kritisks punkts atmiņas konsolidācijā. Saskaņā ar viņa darbu, injicējot olbaltumvielu inhibitorus dzīvniekiem, tiek veidota retrogrādēta amnēzija, tas ir, tās nevar saglabāt jaunas zināšanas. Bet, ja šajā situācijā mēs izmantojam nelielas gaismas gaismas, kas stimulē noteiktu proteīnu ražošanu (metodi, kas pazīstama kā optogenētika), mēs varam saglabāt atmiņu, neraugoties uz izraisīto ķīmisko blokādi..

Mācīšanās un atmiņa, vienoti vai neatkarīgi mehānismi?

Lai kaut ko iegaumētu, mums vispirms par to jāmācās. Es nezinu, vai tas ir tāpēc, bet pašreizējā neiroloģiskā literatūra mēdz likt šiem diviem terminiem kopā, un eksperimentiem, uz kuriem tie balstīti, parasti ir neskaidrs secinājums, kas neļauj atšķirt mācīšanās procesu un atmiņu, kā rezultātā ir grūti saprast, vai viņi lieto kopīgu mehānismu.

Labs piemērs ir Martin un Morris (2002) darbs hippokampusa kā mācību centra pētījumā. Pētījuma bāze bija vērsta uz N-metil-D-Aspartāta (NMDA) receptoriem, proteīnu, kas atpazīst neirotransmitera glutamātu un piedalās LTP signālā. Viņi parādīja, ka bez ilgstošas ​​hipotalāmu šūnu potencēšanas nav iespējams apgūt jaunas zināšanas. Eksperiments sastāvēja no NMDA receptoru blokatoru ievadīšanas žurkām, kas atstātas ūdens bungā ar plostu, nespējot uzzināt plosta atrašanās vietu, atkārtojot testu, atšķirībā no žurkām bez inhibitoriem..

Turpmākie pētījumi atklāj, ka, ja žurka saņem apmācību pirms inhibitoru ievadīšanas, žurka "kompensē" LTP zudumu, tas ir, ir atmiņas. Secinājums, ko mēs vēlamies parādīt, ir tas, ka LTP aktīvi piedalās mācībās, bet nav tik skaidrs, ka tā to dara informācijas izguves procesā.

Smadzeņu plastiskuma ietekme

Ir daudz eksperimentu, kas to pierāda neiroplasticitāte aktīvi piedalās jaunu zināšanu apguvē, piemēram, iepriekšminētais gadījums vai transgēnās peles, kurās tiek likvidēts glikamāta ražošanas gēns, radīšana, kas padara dzīvniekam ļoti grūti mācīties..

No otras puses, tās loma atmiņā sāk kļūt apšaubāma, jo jūs varat lasīt ar dažiem pieminētiem piemēriem. Teorija ir sākusi parādīties, ka atmiņas mehānisms atrodas šūnās, nevis sinapsēs. Bet kā norāda psihologs un neirozinātnieks Ralps Adolphs, neirozinātne atrisinās, kā mācīšanās un atmiņa darbosies nākamo piecdesmit gadu laikā, tas ir, tikai laiks paskaidro visu.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P.Y.-W., Roberts, A.C. un Glanzman, D.L. Atjauno ilgtermiņa atmiņu pēc tās uzvedības un sinaptiskās izteiksmes izdzēšanas Aplysia. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R. un Hesslow, G. (2014). Atmiņas izsekošanas un laika noteikšanas mehānisms, kas lokalizēts smadzeņu Purkinje šūnās. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R. un Siegelbaum, S. A. (2013). "Netiešās atmiņas uzglabāšanas šūnu mehānismi un individualitātes bioloģiskais pamats", neiroloģijas zinātnes principos, 5. Edn., Eds Kandels, JH Švarcs, TM Jessels, Siegelbaums SA un AJ Hudspets (Ņujorka, Ņujorka: McGraw-Hill ), 1461-1486.
• Martin, S. J. un Morris, R. G. M. (2002). Jauna dzīve vecā idejā: pārskatīta sinaptiskā plastitāte un atmiņas hipotēze. Hippocampus 12, 609-636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D.S., Pignatelli, M., Arons, A. un Tonegawa, S. (2015). Engrama šūnas saglabā atmiņu retrogrādē. Science 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.