Vaš mozak je odgovoran za kontrolu većine aktivnosti vašeg tela. Njegove mogućnosti obrade informacija su ono što vam omogućava da učite, i to je centralno skladište vaših sećanja. Ali kako se formira pamćenje i gde se nalazi u mozgu?
Iako su neuronaučnici identifikovali različite regione mozga u kojima se čuvaju sećanja, kao što su hipokampus u sredini mozga, neokorteks u gornjem sloju mozga i mali mozak u dnu lobanje, tek treba da identifikuju specifične molekularne strukture unutar onih oblasti uključenih u pamćenje i učenje.
Istraživanja našeg tima biofizičara, fizičkih hemičara i naučnika materijala sugerišu da bi sećanje moglo biti locirano u membranama neurona. Rad je objavljen u časopisu Proceedings of the National Academi of Sciences.
Neuroni su osnovne radne jedinice mozga. Oni su dizajnirani da prenose informacije drugim ćelijama, omogućavajući telu da funkcioniše. Spoj između dva neurona, koji se naziva sinapsa, i hemija koja se odvija između sinapsi, u prostoru zvanom sinaptički rascep, odgovorni su za učenje i pamćenje.
Na fundamentalnijem nivou, sinapsa je napravljena od dve membrane: jedne povezane sa presinaptičkim neuronom koji prenosi informacije, i jedne povezane sa postsinaptičkim neuronom koji prima informacije. Svaka membrana se sastoji od lipidnog dvosloja koji sadrži proteine i druge biomolekule. Smatra se da je dugoročno potenciranje fiziološki mehanizam iza učenja.
Promene koje se dešavaju između ove dve membrane, opšte poznate kao sinaptička plastičnost, primarni su mehanizam za učenje i pamćenje. To uključuje promene u količinama različitih proteina u membranama, kao i u strukturi samih membrana.
Sinaptička plastičnost se može klasifikovati kao kratkoročna, koja traje od milisekundi do nekoliko minuta, ili dugoročna, koja traje od minuta do sati ili duže. Hemijski procesi koji se dešavaju između presinaptičke i postsinaptičke membrane u kratkoročnoj plastičnosti na kraju dovode do dugoročne sinaptičke plastičnosti.
Pošto naučnici misle da je glavni način na koji mozak obrađuje i skladišti informacije kroz ove dugoročne promene u sinapsama, pitali smo se da li se memorija može uskladištiti u lipidnom dvosloju membrane.
Otkrili smo da izlaganje modela jednostavnog dvosloja lipida električnoj stimulaciji — za razliku od stimulacije koja se koristi u studijama mozga — može izazvati dugoročne promene. Ono što je ovaj rezultat učinilo jedinstvenim je to što smo bili u mogućnosti da generišemo promene u našem jednostavnom modelu membrane bez neuronskih proteina koji su tipično povezani sa njim. Štaviše, dugoročna plastičnost je trajala u našem modelu skoro 24 sata bez ikakve dalje električne stimulacije. Ovo sugeriše da bi neuronska membrana mogla biti odgovorna za skladištenje memorije.
Naši nalazi podržavaju upotrebu lipidnog dvosloja kao modela za razumevanje molekularne osnove biološke memorije. Takođe može poslužiti kao platforma za neuromorfno računarstvo, u kojem su memorijske komponente računara modelovane prema strukturi i funkciji ljudskog mozga.
Konačno, lipidni dvosloj takođe može biti potencijalna terapijska meta za lečenje različitih neuroloških stanja. Određivanje gde i kako se memorija skladišti u mozgu ne samo da će revolucionisati način na koji razumemo učenje i pamćenje, već može da vodi i razvoj novih terapija za bolesti poput Alchajmerove i Parkinsonove bolesti.
