European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Writing and editing of memories from acquisition to long-term consolidation

Article Category

Article available in the following languages:

Dlaczego plastyczność mózgu jest kluczem do pamięci i zdrowia psychicznego?

Zespół projektu MemoryDynamics odkrył wpływ plastyczności mózgu na kształtowanie wspomnień, jednocześnie torując drogi do potencjalnych metod leczenia zaburzeń poznawczych o podłożu genetycznym, takich jak schizofrenia i autyzm.

Badania podstawowe icon Badania podstawowe

Jesteśmy w stanie przypominać sobie konkretne wydarzenia dzięki sieciom neuronów kodujących informacje na ich temat – cały proces kształtujący nasze wspomnienia określamy mianem plastyczności neuronów. Jak twierdzi Pico Caroni, koordynator finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu MemoryDynamics, „wiele procesów odbywa się w sposób niewykrywalny – brakuje mierzalnych charakterystyk, które naukowcy mogą badać za pomocą technik takich jak obrazowanie w czasie rzeczywistym”. W ramach projektu MemoryDynamics, badacze wykorzystali modele mysie w celu badania elementów komórek używanych w procesie konsolidacji pamięci długotrwałej oraz ich zmian w czasie. Zespół odkrył, że neurony pozostawały plastyczne przez 12 godzin po wystąpieniu zdarzenia, po zakończeniu wstępnej konsolidacji wspomnień. Badaczom udało się to wykazać w korze infralimbicznej za pomocą odwróconego uczenia – procesu, w czasie którego reakcje na zdarzenie takie jak strach mogą ulec zmianie po przypomnieniu sobie danego zdarzenia. „Warto zaznaczyć, że sieci neuronów znajdujące się w mózgu mogą być wykorzystywane lub modyfikowane podczas konsolidacji pamięci długotrwałej. Wskazuje to na fakt, że wspomnienia skonsolidowane w dniu wydarzenia mogą być zmieniane w późniejszym czasie”, dodaje Caroni, będący przedstawicielem Instytutu Badań Biomedycznych im. Friedricha Mieschera, instytucji będącej gospodarzem projektu. Badacze stwierdzili, że po uczeniu się następuje trwający pięć do sześciu godzin okres, w czasie którego kolejne doświadczenia mogą być kojarzone z początkowym wydarzeniem związanym z uczeniem się, co powoduje konsolidację i łączenie wspomnień. „To pozwala na osadzenie wspomnień w szerszym kontekście doświadczenia”, dodaje Caroni. Badaczom udało się potwierdzić to w czasie obserwacji laboratoryjnych, w czasie których kontrolujące geny czynniki transkrypcyjne znane jako c-Fos, będące wskaźnikami trwającej plastyczności komórkowej, były wydzielane w odpowiednich sieciach neuronalnych.

Co dzieje się ze wspomnieniami z upływem czasu?

Z fizjologicznego punktu widzenia plastyczność mózgu obejmuje tworzenie nowych bądź niszczenie istniejących synaps, a także ich strukturalną modyfikację celu ich wzmocnienia lub osłabienia. Zmiana sposobu funkcjonowania sieci neuronów oznacza, że pamięć nie opiera się wyłącznie na zapamiętywaniu zdarzeń, lecz na aktywnym przygotowywaniu reakcji na przyszłe doświadczenia. „Większość procesów konsolidacji pamięci ma charakter kaskadowy i trwa wiele godzin, a nawet kilka dni po wystąpieniu zdarzenia”, wyjaśnia Caroni. Plastyczność pamięci krótkotrwałej trwa zaledwie kilka sekund lub minut, w czasie których sygnały są przetwarzane przez synapsy i kanały jonowe. W perspektywie średnioterminowej, w ciągu kilku następnych godzin mózg odtwarza przyspieszone wzorce aktywności neuronów, które wystąpiły w czasie zdarzenia. Konsolidacja pamięci długotrwałej, która następuje po upływie 12–15 godzin po danym zdarzeniu, zwykle obejmuje połączenie tych czynności. Procesy komórkowe obejmują ekspresję genów w sieciach neuronalnych, które zapewniają przekształcanie zmian sygnalizacji w długotrwałe zmiany komórkowe, co przekłada się na modyfikację wspomnień. Zespół projektu MemoryDynamics wykorzystał narzędzia pozwalające na manipulację genetyczną do wywierania wpływu na funkcjonowanie neuronów w określonych obszarach mózgu myszy. Jednocześnie badacze obserwowali procesy konsolidacji pamięci w pododdziałach hipokampa i obszarach kory przedczołowej, a także w korze przedlimbicznej i infralimbicznej, obszarach kory mózgowej związanych z hipokampem takich jak kora retrosplenialna oraz w sieciach ważnych dla elastycznego uczenia się.

Znaczenie dla zdrowia psychicznego

Jedno z nieoczekiwanych odkryć dokonanych przez zespół dotyczyło zmian w ekspresji genów w specjalnych neuronach nazywanych interneuronami PV+. Choć są one kluczowe dla procesu uczenia się, zespołowi udało się zaobserwować, że zmiany w tych neuronach występują dopiero po upływie kilku godzin po zakończeniu nauki, co sugeruje, że występuje okres ich szczególnej plastyczności i podatności na zmiany.

To odkrycie ma niezwykle ważne znaczenie dla zdrowia ludzi.

W czasie rozwoju kory przedczołowej istnieje krótki, bo trwający zaledwie dziesięć dni okres, w czasie którego funkcjonalne połączenie w mózgu pomiędzy wewnętrzną częścią hipokampa i korą przedlimbiczną ma kluczowe znaczenie dla tego procesu. Dzięki manipulacji interneuronami PV+ w późnym okresie dojrzewania w celu konsolidacji połączeń wzdłuż tej osi mózgu, zespołowi udało się zapobiec wystąpieniu objawów podobnych do schizofrenii u myszy z predyspozycjami genetycznymi do tego schorzenia. Stosowanie tej techniki przyniosło także obiecujące rezultaty w przypadku mysiego modelu autyzmu. „Nie spodziewaliśmy się, że mechanizm związany z konsolidacją pamięci długotrwałej w mózgu będzie miał tak duży wpływ na funkcjonowanie sieci istotnych z punktu widzenia zdrowia psychicznego. Zamierzamy teraz skupić się na tym obszarze badań”, podsumowuje Caroni.

Słowa kluczowe

MemoryDynamics, neuron, mózg, plastyczność, pamięć, synapsa, zdrowie psychiczne, autyzm, schizofrenia, genetyczne

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania