Mozak ima dvije vrste pamćenja

Po prvi put, studija znanstvenika na Sveučilištu Cornell provedena na štakorima razdvojila je ulogu hipokampusa u dvije funkcije pamćenja, jednoj koja pamti povezanost između vremena, mjesta i onoga što smo radili, i drugoj koja omogućuje predviđanje ili planiranje budućih radnji na temelju prošlih iskustava.

Istraživanje otkriva da se ova dva zadatka pamćenja, oba kodirana u hipokampusu, mogu razdvojiti. Ovo otkriće ima važne implikacije za liječenje problema s pamćenjem i učenjem koji se javljaju kod demencije i Alzheimerove bolesti.

Studija je koristila napredne optogenetičke tehnike za onemogućavanje jedne vrste pamćenja uz zadržavanje druge.

Jedna vrsta neuralnog koda kontrolira sposobnost stvaranja asocijacija, kao što je sjećanje da se jabuke prodaju u susjednoj trgovini. Drugi tip je prediktivni i uključuje sposobnost fleksibilnog korištenja memorije za planiranje novog ponašanja. Na primjer, ako uvijek putujete istom rutom do trgovine, ali jednog dana je cesta zatvorena, možete koristiti internu memoriranu kartu susjedstva da predvidite novu rutu.

Do sada nitko nije znao kako hipokampus podržava te funkcije i postoji li ikakva veza između njih dvoje.

U studiji su istraživači razvili sustav koji je koristio mnogo elektroda postavljenih u štakorov mozak za praćenje aktivnosti mnogih neurona istovremeno. Zatim je tim upotrijebio optogenetiku za vrlo preciznu kontrolu aktivnosti neurona.

Da bi to učinili, istraživači ubrizgavaju virus u štakorov mozak, koji inficira neurone tako da oni eksprimiraju umjetni protein koji može aktivirati ili utišati (ovisno o vrsti proteina) te neurone kada se svjetlo upali u mozak. Istraživači su prilagodili ovu metodu kako bi selektivno 'uznemirili', ali ne potpuno utišali, skup neurona. Na taj bi način mogli utjecati na određene neurone, a da pritom ne mijenjaju opća svojstva mozga.

Koristili su ovu metodu da poremete područje u hipokampusu uključeno u učenje novog zadatka, kao što je putovanje od točke A do točke D. Kada se štakor kreće duž novog okruženja, neuroni kodiraju prekretnice, kao kad je štakor skrenuo lijevo u točki B, i desno u točki C, da stigne do D, gdje ga je čekala nagrada.

"Taj slijed je kodiran u mozgu kao slijed aktiviranja stanica", rekao je Antonio Fernandez-Ruiz, asistent profesor neurobiologije i ponašanja. "Način na koji ćemo to pamtiti u budućnosti je da kada spavamo, isti slijed aktivnosti se ponavlja, tako da će se isti neuroni koji kodiraju [put] aktivirati istim redoslijedom."

Uznemirujući područje hipokampusa, istraživači su uspjeli kodirati slijed neurona koji se aktiviraju duž te staze. Dok su spavali, neuroni se nisu uspjeli aktivirati u nizu kako bi učvrstili pamćenje. Štakor se mogao sjetiti položaja točaka A i D, ali put od jedne do druge bio je izgubljen. Na taj su način održani asocijativni aspekti pamćenja, ali je izgubljen njegov prediktivni dio.

U jednom eksperimentu, štakori s poremećenim hipokampusom morali su istraživati ​​labirint i pronaći novi put svaki dan kako bi dobili nagradu. "To ponašanje je zahtijevalo da oblikuje kartu, i zahtijeva mogućnosti planiranja i predviđanja, i zapamti ga da vodi svoje pokrete", rekao je Fernandez-Ruiz. Uz manipulaciju njihovih hipokampusa, štakori se nisu mogli sjetiti kako dobiti nagradu.

U drugom eksperimentu štakori su morali naučiti povezati određeno mjesto u okolišu s nagradom. Kad su sposobnosti predviđanja bile oslabljene, ta je asocijativna memorija ostala netaknuta. Istraživači su dokazali da mogu odvojiti ove dvije vrste pamćenja.

Nalazi imaju implikacije za liječenje Alzheimerove bolesti i drugih oblika demencije, gdje pacijenti doživljavaju živčanu degeneraciju u hipokampusu, kao i probleme s pamćenjem i navigacijom.

"Promatrajući koji se tip deficita pamćenja javlja kod pacijenta," rekao je Fernandez-Ruiz, "možemo pokušati zaključiti koja je vrsta temeljnog neuronskog mehanizma ugrožena, što će nam pomoći da razvijemo ciljanije intervencije."

Studiju objavljenu u časopisu Science možete pronaći na ovoj poveznici.