Naukowcy badali, w jaki sposób hipokamp wspomaga funkcje pamięci.
Pomimo szeroko zakrojonych badań wiele aspektów funkcjonowania mózgu pozostaje nieznanych.
Zespół naukowców z Cornell University odkrył teraz, w jaki sposób hipokamp obsługuje dwie funkcje pamięci.
W badaniu na szczurach odkryli, że jedna funkcja polega na zapamiętywaniu skojarzeń, takich jak czas i miejsce, podczas gdy druga polega na przewidywaniu lub planowaniu przyszłych działań na podstawie przeszłych doświadczeń.
„Odkryliśmy, że dwa różne kody neuronowe obsługują te bardzo ważne aspekty pamięci i funkcji poznawczych i można je rozdzielić, tak jak to zrobiliśmy eksperymentalnie” – powiedział Antonio Fernandez-Ruiz, adiunkt neurobiologii, w oświadczeniu zamieszczonym na stronie internetowej Cornell.
Może to pomóc w przyszłym leczeniu problemów z pamięcią u osób zmagających się z demencją i chorobą Alzheimera.
Zastosowanie „optogenetyki”
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science naukowcy skupili się na hipokampie – obszarze mózgu odgrywającym główną rolę w funkcjonowaniu pamięci.
Wykorzystali optogenetykę, metodę wykorzystującą światło do włączania i wyłączania komórek w celu kontrolowania aktywności neuronów w mózgu szczura.
Wykorzystując wirusa wstrzykniętego do mózgu szczura, mogliby zaburzyć określone neurony, zakłócając pewien obszar hipokampa, na przykład ten używany do uczenia się nowej trasy.
Według Fernandez-Ruiz sekwencja kroków na takiej trasie jest „kodowana w mózgu jako sekwencja odpalania komórek”.
„Zapamiętamy to w przyszłości w taki sposób, że kiedy śpimy, odtwarzana jest ta sama sekwencja czynności, więc te same neurony, które kodują (ścieżkę), będą uruchamiane w tej samej kolejności” – dodał.
Naukowcy zaobserwowali, że z powodu szyfrowania neurony nie utrwalały pamięci podczas snu. W rezultacie szczur nie był w stanie zapamiętać ścieżki, chociaż był w stanie zapamiętać punkt wyjścia i przybycia.
„Aspekty skojarzeniowe pamięci zostały zachowane, ale utracono jej część predykcyjną” – wyjaśnił zespół.
W jednym z eksperymentów szczury musiały zbadać labirynt i zostały nagrodzone, gdy udało im się znaleźć nową ścieżkę. Szczury nie pamiętały, jak zdobyć nagrodę.
Jednakże, gdy nagroda była powiązana z dokładną lokalizacją, pamięć skojarzeniowa działała nawet wtedy, gdy funkcja predykcyjna nie działała.
Nadzieja na przyszłość?
Utrata pamięci jest kluczowym objawem choroby Alzheimera i innych form demencji. Jednym z fizycznych objawów choroby Alzheimera jest zmniejszenie rozmiaru hipokampu, które może wystąpić na wiele lat przed wystąpieniem pierwszych objawów choroby.
Naukowcy stwierdzili, że to badanie może przyczynić się do zrozumienia, „w jaki sposób skojarzenia pamięciowe przekształcają się w predykcyjne reprezentacje świata i pomagają pogodzić wcześniej rozbieżne poglądy na temat funkcji hipokampa”.
Fernandez-Ruiz powiedziała: „Przyglądając się, jaki rodzaj deficytów pamięci występuje u pacjenta, możemy spróbować wywnioskować, jaki rodzaj leżącego u podstaw mechanizmu neuronowego został naruszony, co pomoże nam opracować bardziej ukierunkowane interwencje”.
