Imamo prilično dobru ideju o tome gde pamćenje počinje i gde se završava – kratkoročna sećanja se formiraju u hipokampusu i, ako situacija to zahteva, stabilizuju se u dugoročna sećanja u korteksu. Ali šta se dešava na krivudavom putu između kratkoročnog i dugoročnog pamćenja je misterija.
Sada, nova studija objavljena u Cell identifikuje prednji talamus kao region mozga koji povezuje hipokampus i korteks koji je ključan za proces konsolidacije memorije. „Nalazi pružaju privlačnost ka razumevanju kako se prolazna sećanja reorganizuju u mozgu u progresivno trajnije oblike“, kaže Rokfelerova Priia Rajasethupathi.
Standardni model za konsolidaciju memorije smatra da hipokampus formira nova sećanja i, tokom vremena, trenira korteks da skladišti trajna sećanja. Ali naučnici koji pokušavaju da shvate kako se to dešava bili su sputani tehnološkim ograničenjima.
Da bi shvatili šta se dešava između kratkoročnog rada hipokampusa i dugoročne isplate korteksa, naučnici bi morali da snime intervenišuće delove aktivnog mozga koji razmišlja tokom mnogo nedelja. Ali dok elektrofiziološke studije mogu uhvatiti više regiona mozga odjednom, to ne mogu učiniti nedeljama u isto vreme. I dok konvencionalni mikroskopi mogu da snimaju moždanu aktivnost nedeljama, generalno se mogu fokusirati samo na uski deo mozga. Zasluge: Laboratorija za neuronsku dinamiku i kogniciju
„Želeli smo da posmatramo kako se memorija menja kod istog miša, u istim neuronima, tokom vremena“, kaže Andrev C. Toader, MD/Ph.D. student u laboratoriji Rajasethupathi i koautor studije. „Tako da smo morali da razvijemo tehnologiju za posmatranje neurona u interventnim područjima između hipokampusa i korteksa tokom nedelja, prateći ih i videći kako se menjaju.“
Naoružani ovom novom tehnologijom, Rajasethupathi i njen tim počeli su da istražuju kako se sećanja konsoliduju kod miševa. Pošto bi miševi morali da ostanu relativno mirni nedeljama snimanja, tim je stavio miševe na mesto na aksijalno rotirajućoj lopti od stiropora, slično traci za trčanje, dok su posmatrali lavirinte virtuelne stvarnosti. Miševi su dobijali veoma visoke nagrade za određene okrete u lavirintu, dok su njihove druge navigacione odluke rezultirale manjim pozitivnim ili negativnim povratnim informacijama. Mesec dana kasnije, miševi su i dalje jurili samo ka onim oblastima u lavirintu koje su rezultirale visokim nagradama, što je jasan pokazatelj da su se sećali samo odluka koje su dovele do visokih isplata.
„Ključ je bio u tome da su miševi mogli da nauče sva tri ishoda u kratkom roku – veoma visoku nagradu, nisku nagradu i štetnu – ali samo visoka nagrada bi se pamtila nakon mesec dana, jer je to bila najistaknutija uspomena“, kaže Josue Regalado, Ph.D. student u laboratoriji Rajasethupathi i koautor studije. „Na taj način bismo mogli da izmerimo razlike u neuronskom kolu prilikom snimanja uspomena koje će biti sačuvane.
Tim je otkrio da se čini da prednji talamus mozga prati interakcije između hipokampusa i korteksa koje konsoliduju memoriju. Iako je Rajasethupatija ovo smatrala iznenađujućim – „prednji talamus nije bio istaknuti deo modela konsolidacije memorije“ – nalaz je takođe imao nekog smisla. Znala je da ljudi sa Korsakovovim sindromom pate od teške amnezije i gubitka pamćenja, i da imaju lezije na prednjem talamusu.
Dalje istraživanje je potvrdilo da talamus igra ključnu ulogu u konsolidaciji pamćenja kod miševa. U dva naredna eksperimenta, tim Rajasetupathija je otkrio da inhibicija talamusa remeti formiranje dugotrajnih sećanja kod miševa i, obrnuto, pojačavanje talamusa uzima uspomene koje inače ne bi bile dugotrajno skladištene i čini ih trajnim.
„Postoji mnogo načina da se uspomene ne dešavaju“, kaže Regalado. „Jedan od najvećih otkrića ovog rada je to što pokazujemo da je manipulacija prednjim talamusom jedan od načina da se poveća važnost pamćenja i da se miševi dugoročno čuvaju.
Budući rad iz laboratorije Rajasethupatije će istražiti kako tačno talamus doprinosi dugoročnom skladištenju memorije. „Pitanje je šta talamus radi kada je sećanje vredno i treba ga dugoročno sačuvati, da ne radi za manje vredna sećanja“, kaže ona. Rajasetupathi sumnja da talamus pruža redovne podsetnike korteksu sve dok sećanje ne pređe iz kratkoročnog u dugoročno. „Talamus je u neprekidnom dijalogu sa korteksom tokom nedelja, govoreći ‘stabilizujte ovo'“, kaže Rajasetupati. „Manje istaknuta sećanja nestaju jer korteks ne dobija stalan signal od talamusa da zadrži ovo pamćenje.
Čak i tada, talamus je verovatno samo deo priče u razvoju. „Ne mislimo da je talamus jedini region potreban za konsolidaciju memorije, i nadamo se da će naši nalazi biti pomešani sa drugim modelima koji opisuju ovu intervenišuću regiju“, kaže ona. „Naši nalazi – intervenciona oblast mozga koja je definitivno uključena u konsolidaciju pamćenja kod miševa i koja je povezana sa ljudskim pacijentima sa poremećajima pamćenja – pružaju put za dalja istraživanja.“
