Skip to main content

Network representations of contextual memory in a neocortical circuit

Article Category

Article available in the folowing languages:

Badacze usiłują ustalić, w jaki sposób mózg wraca do wspomnień kontekstowych

Powstawanie wspomnień związanych z miejscami, czasem i emocjami wymaga synchronicznej współpracy wielu neuronów w korze mózgowej, jednak do tej pory proces synchronizacji pozostawał tajemnicą.

Badania podstawowe

Przypadek Henry’ego Molaisona pozostaje jednym z najbardziej znaczących w historii neurobiologii. Chirurgiczne usunięcie hipokampu tego pacjenta w latach 50. XX wieku w celu wyleczenia padaczki lekoopornej stanowiło impuls zapoczątkowujący rozwój naszej wiedzy naukowej dotyczącej działania pamięci. Pacjent utracił zdolność do wytwarzania nowych wspomnień. W wyniku zabiegu poważnie ucierpiała także jego umiejętność wykonywania zadań wymagających korzystania z pamięci długotrwałej. Jednocześnie resekcja nie wpłynęła negatywnie na jego inteligencję oraz możliwość zdobywania nowych umiejętności motorycznych, co sugerowało, że hipokamp jest odpowiedzialny za zapamiętywanie wydarzeń i tak zwaną pamięć epizodyczną. „Pamięć epizodyczna obejmuje biograficzne wspomnienia odnoszące się do konkretnych wydarzeń w życiu, na przykład miejsca, w którym odbyło się nasze wesele. Z dużym prawdopodobieństwem pamiętamy nawet drobne szczegóły dotyczące wyglądu restauracji czy ogrodu, a także układu stołów. Tego rodzaju wspomnienia związane z konkretnymi miejscami, czasem czy emocjami stanowią jeden z nieodzownych elementów naszego życia”, zauważa Koen Vervaeke, koordynator finansowanego z budżetu działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu RSCmemory.

Od hipokampu do innych obszarów mózgu

Zgodnie z założeniami klasycznego modelu pamięci, hipokamp stanowi miejsce, w którym wspomnienia dojrzewają, zanim z czasem trafią do innych obszarów mózgu. Ośrodek ten wpływa bowiem na połączenia neuronowe w korze mózgowej, niejako ucząc je sposobu zapisywania wspomnienia. Z czasem wspomnienie dojrzewa, a następnie trafia z hipokampu do kory mózgowej. „Najnowsze badania sugerują, że pewien określony obszar kory mózgowej nazywany korą retrosplenialną pełni wiodącą rolę w przywoływaniu wspomnień kontekstowych. Jakiekolwiek uszkodzenie tej części mózgu prowadzi do znaczącego upośledzenia naszej umiejętności przeszukiwania wspomnień czy przypominania sobie sytuacji takich jak okoliczności, w jakich po raz pierwszy usłyszeliśmy piosenkę, która brzmi dla nas znajomo pomimo tego, że jest dla nas nowa”, wyjaśnia Vervaeke. W toku badań naukowcom udało się również określić znaczenie kory retrosplenialnej w procesie łączenia różnych szczegółów dotyczących zdarzenia przez gryzonie. Sposób, w jaki zespoły neuronów w korze retrosplenialnej zapisują wspomnienia kontekstowe, nadal pozostaje tajemnicą.

Badanie obwodów neuronalnych odpowiedzialnych za wspomnienia kontekstowe

Uczestnicy ambitnego projektu RSCmemory podjęli próbę rozwiązania tej zagadki, wykorzystując innowacyjne techniki optyczne w celu monitorowania i kontroli aktywności poszczególnych komórek w korze retrosplenialnej myszy. Celem naukowców była przede wszystkim identyfikacja neuronów odbierających zróżnicowane informacje kontekstowe. Dzięki mikroskopii dwufotonowej oraz optogenetyce badacze byli w stanie aktywować odpowiedzi neuronalne w korze retrosplenialnej, co pozwoliło im wykazać, że reprezentacja informacji czasowej pomiędzy bodźcami sensorycznymi była zależna od kontekstu. Mówiąc dokładniej, odpowiedzi neuronalne różniły się w zależności od charakteru poprzedzającego je bodźca sensorycznego. Dzięki rejestracji oscylacji hipokampialnych i jednoczesnego obrazowania neuronów w korze retrosplenialnej zespół odkrył, że bodźce sensoryczne nie tylko wywołują działanie neuronów w tym obszarze mózgu, ale zarazem synchronizują oscylacje neuronalne w hipokampie. Dodatkowo udało im się także ustalić, że zatrzymanie aktywności neuronów w jądrze przegrodowym przyśrodkowym obniża zdolność hipokampu do wytwarzania oscylacji theta, co prowadzi z kolei do zmniejszenia całkowitej liczby neuronów przetwarzających informacje dotyczące bodźców i czasu w korze retrosplenialnej. Badania dotyczące sposobu reprezentacji wspomnień kontekstowych w obwodach neuronalnych nadal trwają, jednak zgromadzone dotychczas dane zdają się potwierdzać hipotezę, że kora retrosplenialna jest rzeczywiście odpowiedzialna za tworzenie podstaw nowych wspomnień tego rodzaju. „Zrozumienie sposobu, w jaki informacje dotyczące kontekstu czasowego są zapamiętywane w korze retrosplenialnej, może pozwolić naukowcom na odkrycie mechanizmów rządzących zaburzeniami pamięci w wyniku starzenia się organizmu”, zauważa Vervaeke. „Z najnowszych badań wynika bowiem, że to właśnie ta kora stanowi jeden z pierwszych obszarów mózgu doznających uszkodzeń we wczesnym stadium choroby Alzheimera”.

Słowa kluczowe

RSCmemory, neuron, hipokamp, kora retrosplenialna, wspomnienia kontekstowe, wspomnienia epizodyczne, choroba Alzheimera

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania

Wyznaczanie trendów w nauce
Badania podstawowe

29 Listopada 2018