Struktury anatomiczne mózgu są dobrze poznane, choć nie oznacza to, że wiemy wszystko o ich organizacji. Dowodem na potwierdzenie tej tezy niech będzie fakt, że na początku roku neuronaukowcy odkryli nieznaną wcześniej warstwę komórek SLYM, która dzieli przestrzeń podpajęczynówkowa na dwa przedziały. Mózg ciągle zaskakuje i to w czasach, w których potrafimy przekładać aktywność neuronalną na konkretne słowa i dosłownie “czytać” w myślach.
Czytaj też: Znaleźli zupełnie nowy obszar w ludzkim mózgu. Nazywa się SLYM i może uratować nas przed najgorszym
Chociaż znamy regiony mózgu, w których przechowywane są wspomnienia – np. hipokamp, kora nowa czy móżdżek – to nie wiemy, jakie konkretne struktury molekularne w tych obszarach są zaangażowane w pamięć i uczenie się. Badania uczonych z University of Tennessee wskazują, że wspomnienia mogą skrywać się w błonach neuronów. Szczegóły opisano w artykule w The Conversation.
Wspomnienia przechowywane w mózgu, ale gdzie dokładnie?
Neurony, zwane także komórkami nerwowymi, są najmniejszymi “cegiełkami” układu nerwowego. Bez nich nie byłoby możliwe funkcjonowanie organizmu, poruszanie się, widzenie, słyszenie, a także oddychanie. Neurony są stworzone do przekazywania informacji do innych komórek i łączą się ze sobą za pomocą synaps. W procesie przekazywania informacji kluczowe są neuroprzekaźniki, czyli związki chemiczne, takie jak glutaminian, GABA, acetylocholina, noradrenalina, dopamina czy serotonina. Okazuje się, że to właśnie synapsy są kluczowe w kontekście pamięci i uczenia się.
Najbardziej podstawowa synapsa składa się z dwóch błon – błony presynaptycznej, związanej z neuronem, od którego informacja jest przekazywana, a także błony postsynaptycznej, zlokalizowanej w neuronie, który sygnał odbiera. Są one oddzielone od siebie szczeliną synaptyczną. Zmiany zachodzące między błonami synaptycznymi są podstawowym mechanizmem uczenia się i pamięci (plastyczność synaptyczna). Skupiają się one na zmianach budowy dwuwarstwy lipidowej, a także ilości poszczególnych białek w błonach.
Czytaj też: Światełko w tunelu. Wiemy, co robi mózg w momencie śmierci
Plastyczność synaptyczną dzielimy na krótkotrwałą (trwającą od milisekund do kilku minut) lub długotrwałą (trwającą od minut do godzin lub dłużej). Procesy chemiczne zachodzące między błonami presynaptycznymi i postsynaptycznymi w krótkoterminowej plastyczności ostatecznie prowadzą do długoterminowej plastyczności synaptycznej. To oznacza, że mechanizmy zachodzące między neuronami nie są “wyrwane z kontekstu”, a łączą się w bardziej skomplikowane sieci zależności.
Naukowcy już od jakiegoś czasu zastanawiali się, czy to możliwe, że wspomnienia są przechowywane w błonach komórkowych neuronów, czyli de facto w ich dwuwarstwie lipidowej. Nowe badania potwierdzają tę tezę.
Naukowcy piszą:
Odkryliśmy, że wystawienie modelu prostej dwuwarstwy lipidowej na stymulację elektryczną – podobnie jak w przypadku stymulacji stosowanej w badaniach mózgu – może wywołać długotrwałe zmiany. Wyjątkowość tego wyniku polegała na tym, że byliśmy w stanie wygenerować zmiany w naszym prostym modelu błony bez typowych białek neuronalnych. Co więcej, długoterminowa plastyczność utrzymywała się w naszym modelu przez prawie 24 godziny bez dalszej stymulacji elektrycznej. Sugeruje to, że błona neuronalna może być odpowiedzialna za przechowywanie pamięci.
Dwuwarstwię lipidową można wykorzystać jako model do zrozumienia molekularnych podstaw pamięci biologicznej. Może ona okazać się potencjalnym celem terapeutycznym w leczeniu niektórych schorzeń neurologicznych, choćby choroby Alzheimera i Parkinsona.