Nová štúdia priestorovej pamäti realizovaná na myšiach naznačuje, že reprezentácia miest v mozgu sa časom presúva.
Spomienky sa v mozgu presúvajú, pretože ich časom prenášajú rôzne skupiny neurónov. Zdroj: iStock.com/metamorworks
Nová štúdia na myšiach naznačuje, že spomienky sa v mozgu presúvajú, pretože ich časom prenášajú rôzne skupiny neurónov. V minulosti si neurológovia mysleli, že spomienky na rôzne konkrétne miesta a vlastnosti nášho bezprostredného okolia sú zakódované v špecifických bunkách.
Tieto bunky, ktoré sa nachádzajú v kľúčovom pamäťovom centre nazývanom hipokampus, sa rozsvietia, keď cicavec vstúpi do konkrétneho prostredia. Predpokladalo sa, že aktivácia týchto buniek miesta funguje ako druh mapy v mozgu, pretože kóduje trvalé spomienky na konkrétne miesta a umožňuje človeku navigáciu.
„Už v šesťdesiatych a sedemdesiatych rokoch minulého storočia sme si v podstate mysleli, že priestorové spomienky sú kódované špecifickými neurónmi v mozgu,“ povedal hlavný autor štúdie Daniel Dombeck, profesor a hlavný výskumník neurobiológie na Northwestern University. „Toto sme si mysleli asi ďalších tridsať-štyridsať rokov.“
Myši na bežiacom páse
V roku 2013 vyvolal článok v časopise Nature Neuroscience kontroverziu a všetkým vyrazil dych. Štúdia použila novšie techniky na skúmanie buniek v myšom hipokampe a odhalila, že reprezentácia miest v mozgu nie je taká konzistentná, ako sa kedysi predpokladalo. Niektoré bunky sa stále reaktivovali, keď sa myši opakovane vracali do bludiska, ale celkovo skupina aktívnych neurónov kolísala. Namiesto toho, aby išlo o statickú mentálnu mapu, sa priestorové reprezentácie počas experimentu, ktorý trval týždne, menili.
Jav sa začal nazývať hipokampálny reprezentačný drift, ale táto myšlienka sa stretla s určitým odporom. Niektorí vedci sa zamýšľali nad tým, či zmeny v mozgovej aktivite skutočne nesúviseli so zmenami v prostredí myší, možno sa vône alebo zvuky v bludisku v jednotlivých kolách experimentu líšili, možno sa hlodavce v danom kole bludiska pohybovali pomalšie či rýchlejšie.
Vo svojej novej štúdii, ktorá bola publikovaná v stredu v časopise Nature, sa Dombeck a jeho tím rozhodli kontrolovať tieto neovládateľné premenné a urobili to pomocou virtuálnej reality a malého bežeckého pásu.
V každom kole experimentu boli myši umiestnené na páse obklopenom obrazovkami. Bežecký pás, podobný ovládaču videohier, slúžil myšiam ako kanál na preskúmanie virtuálneho bludiska, ktoré bolo zakaždým úplne rovnaké. Tím tak mohol priamo porovnávať pokusy, pri ktorých myši bežali rovnakou rýchlosťou, čím sa eliminovala táto variabilita.
Okrem toho mal každý hlodavec nad nosom umiestnený kužeľ, aby počas každého kola nasávali rovnakú vôňu, a na pozadí sa prehrával biely šum, aby sa zjednotili ich sluchové vnemy.
Spôsob sledovania času
Ako myši prechádzali virtuálnym bludiskom, výskumníci v reálnom čase monitorovali aktivitu ich hipokampálnych buniek. Robili to tak, že otvorili fyzické okno do mozgu a zaviedli látku, ktorá svietila, keď sa mozgové bunky aktivovali. Žiaru potom mohli sledovať pod mikroskopom. Toto nastavenie neobmedzuje životnosť laboratórnych myší, takže v priebehu štúdie mohli experiment opakovať.
„Bol som si istý, že pamäť bude v priebehu dní vyzerať stabilnejšie, no to sme nezistili,“ dodal Dombeck.
Tím pozoroval, že len malá podmnožina buniek, približne 5 až 10 percent zaznamenaných buniek, sa správala ako bežné bunky a v každom kole sa vždy rozsvecovala. Tieto stabilné bunky s väčšou pravdepodobnosťou najviac reagovali na podnet. V skutočnosti mohol tím predpovedať, ktoré bunky budú s najmenšou pravdepodobnosťou reagovať na podnet na základe ich úrovne excitability. Menej excitabilné bunky boli oveľa náchylnejšie na reakciu.
„Mohlo by ísť o mechanizmus, ktorý mozog používa na oddelenie veľmi podobných zážitkov do samostatných individuálnych spomienok, aby sme k nim mohli neskôr pristupovať oddelene,“ myslí si Dombeck. Takže hoci sa na nejaké miesto, napríklad do práce, školy alebo obľúbeného parku môžete vracať opakovane, v mysli napriek tomu dokážete rozlíšiť jednotlivé návštevy. Inými slovami, takéto spomienky môžu byť pre mozog spôsob, ako sledovať plynutie času.
Dombeck predpokladá, že tento typ spomínania ovplyvňuje epizodické spomienky vo všeobecnosti, ktoré sa týkajú konkrétnych osobných zážitkov, ktoré sa odohrali na konkrétnych miestach a v konkrétnom čase. Iné typy pamäti, napríklad motorické spomienky na naučené pohybové zručnosti, môžu byť v mozgu reprezentované inak.
Štúdia však mala niekoľko obmedzení. Prvým z nich bolo, že metóda zaznamenávania mozgu použitá v štúdii zachytila len zlomok buniek v myšom hipokampe, možno percento zo stoviek tisíc neurónov. Na základe predchádzajúcich štúdií však tím predpokladá, že podobné procesy prebiehajú v celom hipokampe.
Okrem toho nie je zaručené, že výskum na myšiach sa uplatní aj u ľudí. Dombeck však očakával, že procesy pozorované v tejto štúdii na myšiach budú „dosť podobné“ tým, ktoré sa odohrávajú v ľudskom hipokampe. Keďže bunky hipokampu sa s vekom stávajú menej excitabilnými, mohlo by sa stať, že pamäť sa s vekom zhoršuje čiastočne preto, lebo tých niekoľko stabilných buniek, ktoré sú jadrom našich spomienok, stráca excitabilitu.
„Ak by sme dokázali nejakým spôsobom upraviť excitabilitu našich neurónov alebo túto excitabilitu udržať v priebehu času, pravdepodobne by sme si mohli udržať pamäť,“ myslí si Dombeck. Túto myšlienku však bude potrebné podporiť ďalším výskumom.
Zdroj: Live Science
(RR)
