Molekuły pamięci

Mózg składa się z neuronów komunikujących się między sobą poprzez synapsy – struktury usytuowane w przestrzeni międzyneuronalnej. Synapsy przewodzą sygnał elektryczny z nadającego do odbierającego neuronu. Struktury te mogą różnić się siłą oddziaływania: silne synapsy mają duży wpływ na komórki docelowe, słabe natomiast nie wywierają takiego efektu. Fakt, że synapsy wykazują różne właściwości, jest kluczowy w procesie uczenia się i zapamiętywania. Badacze starają się wyjaśnić, jak wspomnienia są przechowywane w synapsach. Wiadomo już, że pamięć związana jest właśnie z siłą synapsy, a nie z ilością komórek mózgowych, jak twierdzono do niedawna. Gdy zachodzi proces uczenia się, niektóre synapsy stają się silniejsze, a niektóre słabną.

Siła połączeń międzyneuronalnych, a przy tym pamięć, kontrolowana jest połączeniem dwóch molekuł: CaMKII (z ang. Ca2+/Calmodulin-Dependent Kinase II) i NMDAR (ang. N-Methyl-D-aspartic acid). Silna synapsa będzie zawierała wiele połączeń tego typu. W słabej będzie można zaobserwować ich niewielką ilość. Wnioski te wysunięto na podstawie eksperymentu, którego celem było zmniejszenie liczby kompleksów CaMKII i NMDAR w synapsie. Do badania użyto części mózgu szczura odpowiedzialnej za przechowywanie informacji, tzw. hipokampa. W przypadku, gdy znacznie zredukowano liczbę połączeń molekuł, synapsa stawała się słabsza, a pamięć w niej przechowywana była wymazywana. Z drugiej strony, jeśli synapsa została wzmocniona do momentu, w którym nie była w stanie przechować większej ilości kompleksów molekularnych, dalsze przyjmowanie informacji i zapamiętywanie nie było możliwe. Okazuje się więc, że możliwe jest stworzenie sztucznych warunków, w których proces zapamiętywania informacji odbywałby się w bardzo efektywny sposób.

Ostatni eksperyment przeprowadzony przez laborantów okazał się najbardziej interesujący. Naukowcy nasycili synapsę do tego stopnia, że dalsze wzmacnianie było niemożliwe. Następnie pamięć została chemicznie wymazana, co miało skutkować osłabieniem synapsy. Założenie badaczy potwierdziło się. Po wykasowaniu pamięci synapsa znów była w stanie przyjąć nowe informacje.

Rozumienie pamięci jako procesu biochemicznego może wywrzeć ogromny wpływ na rozwój psychologii kognitywnej, a odpowiednia ingerencja w procesy zachodzące w synapsach stwarza możliwość przywracania i wymazywania pamięci. Naukowcy z Brandeis chcą przeprowadzić kolejne badania nad molekułami pamięci. Mają nadzieję, że informacje zdobyte podczas badań przyczynią się do walki z różnorodnymi zaburzeniami pamięci – chorobami, które są trudne zarówno do zdiagnozowania, jak i do leczenia.