Nová štúdia: Pamäť funguje vďaka synchronizácii neurónov

19. feb. 2020 • Biologické vedy

Nová štúdia: Pamäť funguje vďaka synchronizácii neurónov

Keď sa povie meno Ivan Petrovič Pavlov alebo pojem Pavlov reflex, väčšina z nás si predstaví zvončeky, jedlo a psy, ktorým po brade stekajú sliny. Čo sa však pri tomto reflexe deje v mozgu? Ako sa vtedy správajú neuróny? Nové možnosti načrtla štúdia uverejnená začiatkom februára vo vedeckom časopise FASEB journal

Ruský vedec Ivan Petrovič Pavlov vždy pred obedom zazvonil zvončekom a následne dal psom jedlo. Tento experiment opakoval niekoľkokrát. Neskôr pozoroval, že psy slintajú pri zvuku zvončeka ešte skôr, než im dá jedlo. Podmienené učenie, ktoré koncom devätnásteho storočia opísal, je základom epizodických vedomostí. Patrí medzi ne napríklad vytváranie novej slovnej zásoby, pamätanie si encyklopedických faktov, ale aj takej banality ako vlastného telefónneho čísla či PIN kódu.

Hoci ide o učebnicový príklad, neurobiologické mechanizmy, ktoré sa pri tomto procese spustia v mozgu, stále nie sú známe. Podľa novej štúdie by mohla byť kľúčová synchronizácia neurónov, ktorá pri podmienenom učení nastáva v mozgovej štruktúre nazývanej hipokampus.

Novinky z Univerzity v New Hampshire

V hipokampe sa nachádzajú desiatky miliónov neurónov, avšak iba zlomok z nich sa podieľa na procese učenia. A práve na túto menšiu skupinku neurónov sa rozhodli "pozrieť "vedci z Univerzity v New Hampshire. Experimenty prebiehali na myšiach. Vedci sledovali ich mozgové bunky pomocou endomikroskopu, vďaka ktorému videli aktivitu hipokampálnych neurónov v prirodzenom prostredí, a to pred a po procese učenia.

Ilsutračné foto: neuronálna sieť, Zdroj: Pixabay

Pred spustením podmieneného učenia boli neuróny v hipokampe veľmi aktívne a fungovali chaoticky. To sa však zmenilo, keď vedci začali myši učiť rozličné úlohy spojené s podmieneným stimulom, akým bol aj v tomto prípade zvuk. Neuróny sa zrazu usporiadali a fungovali zosynchronizovane. Zároveň pokusné zvieratá začali rozlišovať obrazy, ktoré boli pri učení spojené s určitým zvukom.

Vedci predpokladajú, že práve synchronizácia buniek, ktorá v hipokampe nastala, umožnila neurónom vytvárať nové spojovacie obvody. Tie dokázali v mozgu premostiť dve predtým nesúvisiace udalosti (v tomto prípade zvuk s konkrétnym obrazom).

Prečo sa zamerali práve na hipokampus?

Pamäť nie je iba abstraktné slovo. V skutočnosti je to obrovská sieť neurónov, medzi ktorými existuje asi miliarda spojení. Vďaka jednotlivým pamäťovým okruhom presne vieme, kto sme, ako sa voláme, čo sme jedli na raňajky, kde sme boli pred rokom či dvomi na dovolenke. Dokážeme si tiež premyslieť, ako by mala vyzerať naša budúcnosť.

Správne fungovanie pamäti zastrešuje viacero mozgových štruktúr. Hipokampus je jedna z nich. Jeho úlohou je fixovať pamäťové stopy a následne ich previesť z krátkodobej pamäti do dlhodobej.

O tom, že hipokampus je pre pamäť veľmi dôležitý, sa lekári presvedčili mnohokrát. Legendou je príbeh doktorov Scowilla  a Milnerovej. Ich pacient trpel poúrazovou epilepsiou. Keďže sa jeho zdravotný stav stále zhoršoval, lekári sa rozhodli pre pomerne drastický chirurgický zákrok. Pacientovi odstránili podstatnú časť vnútornej strany spánkového laloku, takže prišiel o hipokampus. Hoci epileptické záchvaty u pacienta zmizli, nedokázal si zrazu zapamätať nič zo svojho nového života.  

V súčasnosti sa skúma hipokampus v súvislosti s mnohými ochoreniami. Patrí k nim epilepsia, Alzheimerova choroba či encefalitída.  

Denisa Koleničová

Ilustračné foto: Pixabay.com

Zdroj: DOI 10.1096/fj.201902274R

 

Súvisiace:

Hore
Noc výskumníkov 2020
Quark_11/2020
Aurelium - centrum vedy
Quark 25 rokov
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Kliešť obyčajný je parazit, ktorý sa živí krvou divých i domácich zvierat a človeka.
Zistite viac