Veze između jednog skupa aktiviranih neurona u mozgu pacova postajale su jače dok su se sećanja formirala, ali su one u drugom oslabljene, otkrili su istraživači UT Southvestern Medical Center. Nalazi, u suprotnosti sa tradicionalnim razmišljanjem o tome kako mozak funkcioniše, pružaju tragove u misteriji učenja i pamćenja, procesima koji idu po zlu kod bolesti uključujući Alchajmerovu bolest, šizofreniju i autizam.
„Ovo istraživanje tvrdi da osnovni mehanizmi kroz koje se sećanja formiraju u hipokampusu nisu tako jasni kao što se nekada mislilo. Ne radi se samo o jačanju veza“, rekao je dr Bred Fajfer, docent neuronauke na UT Southvestern i stipendista Jugozapadne medicinske fondacije za biomedicinska istraživanja.
Dr Fajfer je zajedno sa Lenorom Volk, docentom neuronauke i psihijatrije, vodio studiju objavljenu u Neuronu. Dr. Fajfer i Volk su istražitelji u Institutu za mozak Pitera O’Donela mlađeg na UTSV.
Hipokampus, deo velikog mozga u obliku morskog konjića, odavno je prepoznat kao primarni region mozga koji stvara pamćenje. Decenije istraživanja su pokazale da iskustva kojima se životinja podvrgavaju uzrokuju da neuroni hipokampusa šalju električne signale jedni drugima, menjajući neuronske veze poznate kao sinapse.
Izreka u neuronauci je „neuroni koji se aktiviraju zajedno, spajaju se“, što implicira da se sećanja formiraju kada sinapse ojačaju između grupa aktiviranih neurona. Međutim, dr Volk je rekao, ovaj koncept je zasnovan na studijama uzoraka mozga izvađenih iz laboratorijskih životinja značajno vreme nakon što su se angažovale u iskustvima kovanja pamćenja, što čini izazovom povezati ono što je primećeno u isečku mozga i šta bi se zapravo moglo dogoditi u netaknutom mozgu.
Da bi bolje razumeli neuronsku aktivnost, dr. Volk i Fajfer, zajedno sa kolegama u UTSV-u, iskoristili su prednost nove tehnologije nazvane foto-aktivabilni raciometrijski integrator (CaMPARI). Ovaj alat uzrokuje da neuroni svetle zeleno dok se ne aktiviraju tokom iskustva, u kom trenutku oni trajno prelaze iz zelene u crvenu, omogućavajući istraživačima da identifikuju one neurone koji su možda učestvovali u formiranju memorije.
Istraživači su koristili CaMPARI na ekscitatornim neuronima hipokampusa – koji imaju potencijal da šalju električne signale jedni drugima kroz sinapse – kod živih pacova. Zatim su podstakli ove pacove da istraže linearnu stazu, namamljeni čokoladnim mlekom na oba kraja. Kada su istraživači sakupili uzorke iz životinjskog mozga kratko vreme kasnije, oko trećine izmenjenih neurona je zasijalo crveno, pokazujući da ih je ovo iskustvo aktiviralo.
Ovi aktivirani neuroni su bili raspoređeni skoro podjednako između dve populacije, površinskih i dubokih neurona, nazvanih po svojoj fizičkoj lokaciji u mozgu. Međutim, kada su istraživači ispitali sinapse koje su se formirale u ove dve neuronske populacije, otkrili su jasne razlike: dok su veze ojačale među aktiviranim površinskim neuronima, one među aktiviranim dubokim neuronima su oslabile. Istraživači su potvrdili ove nalaze kod živih pacova ispitivanjem podataka dobijenih od elektroda ugrađenih u njihov mozak.
Međutim, ova dihotomija nije bila tako jednostavna kao što se činilo, rekao je dr Volk. Kada su istraživači ispitali aktivnost u dve grupe neurona kod živih životinja nakon iskustva stvaranja memorije, otkrili su da duboki neuroni ne samo da se aktiviraju manje od površinskih neurona, već i preciznije.
„Dakle,“ rekao je dr Volk, „oslabljene veze dubokih neurona možda ne odražavaju globalno sinaptičko slabljenje, već sinaptičku prefinjenost među neuronima najvažnijim za kodiranje memorije.“
Istraživači planiraju da nastave proučavanje ovog fenomena kako kod zdravih životinja tako i na modelima bolesti koje utiču na obradu informacija i pamćenje.
