Οι συνάψεις μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα. Σβιτλάνα Παβλιούκ
Τις πρώτες εβδομάδες του νέου έτους, οι αποφάσεις συνοδεύονται συχνά από προσπάθειες εκμάθησης νέων συμπεριφορών που βελτιώνουν την υγεία. Ελπίζουμε ότι οι παλιές κακές συνήθειες θα εξαφανιστούν και οι νέες υγιεινές συνήθειες θα γίνουν αυτόματες.
Αλλά πώς μπορεί ο εγκέφαλός μας να επαναπρογραμματιστεί για να διασφαλίσει ότι μια νέα συνήθεια υγείας μπορεί να μάθει και να διατηρηθεί;
Hebbian Learning
Το 1949, Καναδός ψυχολόγος Ντόναλντ Χεμπ πρότεινε τη θεωρία της μάθησης Hebbian για να εξηγήσει πώς μια μαθησιακή εργασία μετατρέπεται σε μακροπρόθεσμη μνήμη. Με αυτόν τον τρόπο, οι υγιείς συνήθειες διατηρούνται αυτόματα μετά τη συνεχή τους επανάληψη.
Η μάθηση και η μνήμη είναι συνέπεια του τρόπου με τον οποίο τα εγκεφαλικά μας κύτταρα (νευρώνες) επικοινωνούν μεταξύ τους. Όταν μαθαίνουμε, οι νευρώνες επικοινωνούν μέσω μοριακών μεταδόσεων που μεταπηδούν στις συνάψεις δημιουργώντας ένα κύκλωμα μνήμης. Γνωστός ως μακροπρόθεσμη ενίσχυση (LTP), όσο πιο συχνά επαναλαμβάνεται μια μαθησιακή εργασία, τόσο πιο συχνά συνεχίζεται η μετάδοση και τόσο ισχυρότερο γίνεται ένα κύκλωμα μνήμης. Είναι αυτή η μοναδική ικανότητα των νευρώνων να δημιουργούν και να ενισχύουν συναπτικές συνδέσεις με επαναλαμβανόμενη ενεργοποίηση που οδηγεί στη μάθηση του Hebbian.
Μνήμη και ιππόκαμπος
Η κατανόηση του εγκεφάλου απαιτεί έρευνα μέσω διαφορετικών προσεγγίσεων και από μια ποικιλία ειδικοτήτων. Ο τομέας της γνωστικής νευροεπιστήμης αναπτύχθηκε αρχικά μέσω ενός μικρού αριθμού πρωτοπόρων. Τα πειραματικά σχέδια και οι παρατηρήσεις τους οδήγησαν στη βάση για το πώς κατανοούμε τη μάθηση και τη μνήμη σήμερα.
Οι συνεισφορές του Donald Hebb στο Πανεπιστήμιο McGill παραμένουν η κινητήρια δύναμη για την εξήγηση της μνήμης. Υπό την επίβλεψή του, νευροψυχολόγος Μπρέντα Μίλνερ μελέτησε έναν ασθενή με εξασθενημένη μνήμη μετά από λοβεκτομή. Περαιτέρω μελέτες με νευροχειρουργό Ουάιλντερ Πένφιλντ έδωσε τη δυνατότητα στη Milner να επεκτείνει τη μελέτη της για τη μνήμη και τη μάθηση σε ασθενείς μετά από χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο.
Το επίτευγμα του Μίλνερ συνέβη κατά τη μελέτη ενός ασθενή που είχε υποβληθεί σε αφαίρεση του ιππόκαμπου και στις δύο πλευρές του εγκεφάλου, οδηγώντας σε αμνησία. Παρατήρησε ότι ο ασθενής μπορούσε ακόμα να μάθει νέες εργασίες, αλλά δεν μπορούσε να τις μεταφέρει στη μακροπρόθεσμη μνήμη. Με αυτόν τον τρόπο, το Ο ιππόκαμπος αναγνωρίστηκε ως η περιοχή που απαιτείται για τη μεταφορά της βραχυπρόθεσμης μνήμης στη μακροπρόθεσμη μνήμη όπου λαμβάνει χώρα η μάθηση της Hebbian.
Το 2014, σε ηλικία 95 ετών, ο Μίλνερ κέρδισε το Νορβηγικό βραβείο Kavli στη νευροεπιστήμη για την ανακάλυψή της το 1957 για τη σημασία του ιππόκαμπου για τη μνήμη.
Επίσης βραβεύτηκε με το Kavli το 2014 ο νευροεπιστήμονας John O'Keefe, ο οποίος ανακάλυψε ότι ο ιππόκαμπος φιλοξενούσε επίσης τοποθετήστε τα κελιά για να δημιουργήσετε ένα γνωστικός χάρτης που μας δίνει τη δυνατότητα να πάμε από τη μια τοποθεσία στην άλλη μέσω της μνήμης μας. Ο O'Keefe έλαβε επίσης το Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2014.
Αυτή η επαναλαμβανόμενη νευρωνική ενεργοποίηση στον ιππόκαμπο οδηγεί στην πραγματικότητα στη μνήμη αποκαλύφθηκε από νευροεπιστήμονα Τιμ Μπλις; για αυτήν την έρευνα, ο Bliss έλαβε το Βραβείο εγκεφάλου του Ιδρύματος Lundbeck στο 2016.
Συνολικά, ο Milner, ο Bliss και ο O'Keefe καθιέρωσαν το παράδειγμα του Hebb και του περίφημου αξιώματός του: «οι νευρώνες που πυροδοτούνται μαζί, σύρονται μαζί».
Μνήμη σε μη ανθρώπινα ζώα
Οι σημαντικές εξελίξεις σε μη ανθρώπινους οργανισμούς μας διδάσκουν για τους μηχανισμούς μνήμης που μπορούν να εφαρμοστούν στους ανθρώπους. Ο Έρικ Καντέλ του Πανεπιστημίου Κολούμπια βραβεύτηκε με το Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2000 για την έξυπνη επιλογή του θαλάσσιος γυμνοσάλιαγκος (Aplysia) για να κατανοήσουν τη μάθηση της Hebbian.
Ο Kandel παρήγαγε πειστικές ενδείξεις ότι η μνήμη ήταν συνέπεια της επαναλαμβανόμενης σηματοδότησης σε έναν νευρώνα που ανταποκρινόταν σε μια εργασία μάθησης που θα πυροδοτούσε την παραγωγή ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA). Το τελικό αποτέλεσμα ήταν η έκφραση νέας πρωτεΐνης που οδήγησε σε αυξήσεις στις συναπτικές συνδέσεις.
{youtube}ZAIb8sC9dAo{/youtube}
Το επόμενο άλμα προς τα εμπρός συνέβη στο McGill όταν ο μοριακός βιολόγος Ναούμ Σόνενμπεργκ αποκάλυψε έναν βασικό μηχανισμό που ρυθμίζει το σχηματισμό μνήμης στον ιππόκαμπο, δηλαδή το παράγοντας έναρξης πρωτεϊνικής σύνθεσης. Η ανακάλυψη αποκάλυψε ότι κατά τον σχηματισμό της μνήμης, είναι ο παράγοντας έναρξης της πρωτεϊνικής σύνθεσης στους νευρώνες του ιππόκαμπου που επηρεάζει τον επαναπρογραμματισμό που είναι απαραίτητος για τη δημιουργία της «καλωδίωσης» νέων συναπτικών συνδέσεων.
Ένα χάπι μνήμης;
Το έργο του Sonenberg συγκλόνισε τον κόσμο των επιστημόνων που εργάζονταν για τον έλεγχο της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Ένας από τους πιο εξέχοντες στον τομέα, ο μοριακός βιολόγος Peter Walter επικοινώνησε από τον Sonenberg. Μαζί, εντόπισαν α χημική ένωση που ονόμασαν ISRIB που θα επηρέαζε τον ίδιο παράγοντα έναρξης πρωτεϊνικής σύνθεσης του οποίου η σημασία ανακαλύφθηκε από τον Sonenberg.
Τα αποτελέσματα ήταν θεαματικά, με εκπληκτική βελτίωση της μνήμης σε ποντίκια μετά τη χορήγηση του ISRIB. Ο Walter έχει τώρα επεκτείνει αυτό για να συμπεριλάβει την αποκατάσταση της μνήμης σε ποντίκια που αναρρώνουν από εγκεφαλικό τραύμα.
Σήμερα, οποιαδήποτε πρόοδος ελέγχεται με ανυπομονησία, καθώς οι διαταραχές μνήμης στους ανθρώπους - από την εξασθένηση της μνήμης που σχετίζεται με την ηλικία έως την άνοια έως το Αλτσχάιμερ - βρίσκονται σε επίπεδα σχεδόν πανδημίας στους ηλικιωμένους. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας υπολογίζει ότι 10 εκατομμύρια ασθενείς ετησίως διαγιγνώσκονται μόνο με άνοια με συνολικό παγκόσμιο αριθμό που υπολογίζεται σε 50 εκατομμύρια.
Σχετικά με το Συγγραφέας
John Bergeron, ομότιμος καθηγητής Robert Reford και καθηγητής Ιατρικής, Πανεπιστήμιο McGill. Ο John Bergeron αναγνωρίζει με ευγνωμοσύνη την Kathleen Dickson ως συν-συγγραφέα.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικά βιβλία
at InnerSelf Market και Amazon
