Historie sukcesu RTD - Badanie mechanizmów powstawania pamięci

Jakie mechanizmy sterują u ludzi procesem uczenia? Biorąc pod uwagę powszechność takich schorzeń neurologicznych, jak choroba Alzheimera oraz demencja, lepsze zrozumienie tego złożonego zagadnienia nie jest wyłącznie wyzwaniem akademickim. Badania naukowe, dotyczące powyższej dziedzin,y mogą przynieść znaczne korzyści starzejącemu się, europejskiemu społeczeństwu, w postaci, na przykład, lepszych metod leczenia schorzeń skutkujących utratą pamięci.

Zdrowie

Finansowany przez UE projekt o nazwie FEAR Memory TRACE stanowi ważny krok naprzód w zakresie pogłębienia wiedzy naukowej w powyższej dziedzinie. Prace projektowe, obejmujące gromadzenie eksperymentalnych danych na temat neuropsychologii, a także tworzenie nowych narzędzi obliczeniowych, pozwalających modelować sposób, w jaki ludzie zyskują i tracą pamięć, być może umożliwią opracowanie nowych metod leczenia niektórych schorzeń neurologicznych. "Obydwa aspekty prac projektowych powinny przynieść pozytywne skutki, w postaci poszerzenia wiedzy na temat mechanizmów budowania oraz alokacji pamięci, a także pogłębić zrozumienie sposobów, w jaki liczne wspomnienia przechowywane są w mózgu", tłumaczy dr Kiki Sidiropoulou, stypendystka programu Marie Curie, stojąca na czele powyższych badań. Opracowanie modeli komputerowych, pozwalających przede wszystkim oceniać znaczenia badanych mechanizmów w kontekście wydajności pamięci stanowi przełom naukowy, gdyż pozwoli naukowcom przeprowadzać nowe testy i eksperymenty. Wraz ze starzeniem się europejskiej populacji oraz upowszechnianiem się schorzeń związanych z zanikiem pamięci, tego rodzaju badania mogą się okazać bardzo istotne. Długoterminowe skutki Zbadanie procesów neurologicznych, czyli sposobów, w jakie komórki przetwarzają i przesyłają informacje, umożliwiających nam przechowywanie, wyszukiwanie, a nawet usuwanie wspomnień jest niezbędne do zrozumienia wczesnych etapów choroby Alzheimera. Powyższe schorzenie może mieć fatalne następstwa, obejmujące u niektórych pacjentów zapominanie twarzy członków własnej rodziny, czy też notoryczne wspominanie trudnych momentów życia. Opracowanie skutecznych metod leczenia mogłoby mieć pozytywny wpływ na jakość życia milionów osób. "Pragnęliśmy zrozumieć jaka jest rola powyższych mechanizmów w alokacji pamięci, stosując techniki eksperymentalne oraz obliczeniowe", twierdzi dr Sidiropoulou. "Zgromadzone dane oraz wyniki końcowe będą stanowić ramy teoretyczne, na bazie których naukowcy będą mogli czynić dalsze postępy w zakresie zwiększania ludzkiej zdolności budowania wspomnień". Celem projektu było określenie w jaki sposób mechanizmy neurologiczne zmieniają się pod wpływem konkretnych wspomnień. Alokacja pamięci to nowo zidentyfikowana faza procesu, polegająca na grupowaniu konkretnych neuronów należących do sieci, w celu zapisywania poszczególnych wspomnień. Śledzenie wspomnień Uczestnicy projektu FEAR Memory TRACE badali własności synaptyczne, czyli sposób przekazywania informacji pomiędzy neuronami zlokalizowanymi w obrębie ciała migdałowatego. Ciało migdałowate to część mózgu odgrywająca kluczową rolę w przetwarzaniu wspomnień oraz reakcji emocjonalnych. Powyższe badania pozwoliły zrozumieć fundamentalne mechanizmy biofizyczne, umożliwiające neuronom konkurowanie ze sobą podczas rejestrowania poszczególnych wspomnień. Ważnym elementem projektu było badanie pamięci strachu warunkowego u myszy. Dzięki pracom zrealizowanym w ramach wcześniejszego projektu, uczestnicy inicjatywy FEAR Memory TRACE wiedzieli, że powyższe wspomnienia są zapisywane w ciele migdałowatym. Naukowcy wiedzieli także, że jedno białko odgrywa kluczową rolę w mechanizmach przypisywania pamięci do konkretnych neuronów. Oznacza to, że wspomnienia można śledzić. Badacze doszli do wniosku, że ważnym czynnikiem może być pobudzanie neuronów. Eksperymenty behawioralne i elektro-fizjologiczne (badanie elektrycznych własności komórek), a także modelowanie, pozwoliły naukowcom lepiej zrozumieć sposób, w jaki neurony rywalizują ze sobą podczas zapisywania poszczególnych wspomnień. Dzięki powyższej wiedzy naukowcy zrozumieli jak w praktyce przechowywane są wspomnienia. "Zidentyfikowaliśmy szereg zmian w obrębie neuronów, które pojawiają się w następstwie dwóch paradygmatów zdobywania wiedzy", twierdzi dr Sidiropoulou. "Pierwszym z nich było zadanie wywołujące lęk, podczas którego u myszy pojawiało się wspomnienie strachu, natomiast drugim była warunkowanie niechęci do konkretnego pożywienia - myszy zapamiętywały, uczucie niesmaku w stosunku do pokarmu, który wcześniej im smakował". Powyższe badania pozwoliły naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy rejestrowania wspomnień budzących lęk oraz odkryć obszary, w których informacje te są zapisywane. Obecnie zespół projektowy opracowuje abstrakcyjny model sieciowy, opisujący sposób zapisywania wspomnień oraz lokalizacje, w których są przechowywane. Powyższy model obejmie szereg parametrów fizjologicznych, dotyczących informacji na temat mechaniki funkcjonowania mózgu, a także dane pozyskane przez uczestników projektu. Model pozwoli naukowcom zbadać zmiany w funkcjonowaniu sieci połączeń neuronowych, powstające podczas uczenia się, a także nasze zdolności w zakresie gromadzenia i przechowywania wspomnień. - Nazwa projektu: Cellular mechanisms underlying formation of the fear memory trace in the mouse amygdala - Numer referencyjny projektu: 253380 - Koordynator projektu: Fundacja na rzecz Badań i Technologii ('Foundation for Research and Technology'), Grecja- Nazwa projektu: Cellular mechanisms underlying formation of the fear memory trace in the mouse amygdala - Akronim projektu: FEAR Memory TRACE - http://www.forth.gr (strona internetowa koordynatora projektu FEAR Memory TRACE) - Data rozpoczęcia/zakończenia projektu: Od czerwca 2010 do maja 2013 - Całkowity budżet projektu: 205 091 euro - Dofinansowanie KE: 205 091 euro