Ako a kde v mozgu sa ukladajú spomienky?

Všetky pamäťové zariadenia – od vášho mozgu až po RAM v počítači – ukladajú informácie zmenou svojich fyzických vlastností. Pred viac ako 130 rokmi priekopnícky neurológ Santiago Ramón y Cajal prvýkrát naznačil, že mozog ukladá informácie preskupením spojení alebo synapsií medzi neurónmi. Odvtedy sa neurovedci pokúšajú pochopiť fyzické zmeny spojené s tvorbou pamäti. No vizualizovať a mapovať synapsie je náročné. Sú totiž veľmi malé (zhruba 10 miliárd krát menšie ako najmenší objekt, ktorý dokáže štandardná klinická MRI vizualizovať) a tesne spojené.

Navyše všetky majú rovnakú nepriehľadnú až priesvitnú farbu ako tkanivo, ktoré ich obklopuje. Nová zobrazovacia technika však umožňuje mapovať synapsie počas formovania pamäti. Vedci tak zistili, že proces vytvárania nových spomienok mení spôsob, ako sú mozgové bunky navzájom prepojené. Zatiaľ čo niektoré oblasti mozgu vytvárajú viac spojení, iné ich strácajú. Už predchádzajúce štúdie potvrdili, že neuróny menia svoju reakciu na konkrétne stimuly po vytvorení pamäti, nedokázali však presne určiť, čo tieto zmeny poháňa.

Preto výskumníci vytvorili 3D mapy synapsií akváriových rybiek zebričiek pred vytvorením spomienok a po ňom. Tieto ryby boli vybrané preto, že sú dostatočne veľké na to, aby mali mozgy, ktoré fungujú podobne ako ľudské, ale sú dostatočne malé a priehľadné na to, aby poskytli pohľad do živého mozgu. Na vyvolanie nových spomienok u rýb tím použil proces učenia nazývaný klasické podmieňovanie. Zviera bolo vystavené dvom rôznym typom stimulov súčasne: neutrálnemu, ktorý nevyvoláva reakciu, a nepríjemnému, ktorému sa zviera snaží vyhnúť.

Keď sú tieto dva stimuly dostatočne spárované, ryba reaguje na neutrálny stimul, ako keby to bol nepríjemný stimul, čo naznačuje, že si vytvorila asociatívnu pamäť spájajúcu tieto stimuly dohromady. Ako nepríjemný podnet výskumníci jemne ohrievali hlavu ryby infračerveným laserom. Keď švihla chvostom, bol to náznak toho, že chce ujsť. Keď bola potom ryba vystavená neutrálnemu stimulu v podobe rozsvietenia svetla, švihnutie chvostom znamenalo, že si spomína, čo sa stalo, keď sa predtým stretla s nepríjemným stimulom.

Následne vedci zobrazili synapsie zebričky pomocou mikroskopu vyrobeného na mieru. Keď porovnali 3D mapy synapsií pred vytvorením pamäti a po ňom, zistili, že neuróny v jednej oblasti (anterolaterálnom dorzálnom palliu) mozgu vyvinuli nové synapsie, zatiaľ čo neuróny v druhej oblasti (anteromediálnom dorzálnom palliu) synapsie stratili. To znamenalo, že nové neuróny sa spájali, zatiaľ čo iné svoje spojenia zničili. Predchádzajúce experimenty naznačili, že dorzálne pallium rýb môže byť analogické amygdale cicavcov, kde sa ukladajú spomienky na strach.

Zmeny v sile existujúcich spojení medzi neurónmi, ktoré sa vyskytli pri vytváraní pamäti, boli malé a nerozoznateľné od zmien kontrolných rýb, ktoré nevytvárali nové spomienky. To znamená, že vytváranie asociatívnej pamäti zahŕňa tvorbu a stratu synapsií, ale nie nevyhnutne zmeny v sile existujúcich synapsií, ako sa predtým myslelo.

Nová metóda pozorovania funkcie mozgových buniek by mohla otvoriť dvere nielen k hlbšiemu pochopeniu toho, ako pamäť skutočne funguje, ale aj potenciálnym spôsobom liečby neuropsychiatrických stavov, ako je posttraumatická stresová porucha a závislosť. Štúdia odhaľuje úlohu, ktorú môžu hrať synaptické spojenia v pamäti, a mohla by vysvetliť, prečo asociatívne spomienky môžu trvať dlhšie a možno si ich zapamätať živšie ako iné typy spomienok.

Zdroj: bigthink.com.