Πώς ο εγκέφαλος επιλέγει τι να θυμάται και τι να ξεχνά – Ερευνητές εξηγούν

Πώς επιλέγει ποια πληροφορία θα διατηρήσει o ανθρώπινος εγκέφαλος
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος μετατρέπει καθημερινά στιγμιαίες εμπειρίες, δημιουργικές ιδέες και συναισθηματικά φορτισμένα γεγονότα σε μνήμες που διαρκούν και επηρεάζουν την ταυτότητά μας και τις αποφάσεις μας. Ένα από τα μεγάλα ερωτήματα όμως είναι: Πώς επιλέγει ποια πληροφορία θα διατηρήσει;
Πρόσφατες έρευνες δείχνουν ότι οι μακροπρόθεσμες μνήμες σχηματίζονται μέσα από μια σειρά μοριακών διαδικασιών χρονισμού που εκτυλίσσονται σε διαφορετικά τμήματα του εγκεφάλου.
Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα εικονικής πραγματικότητας σε ποντίκια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι κάποιοι μοριακοί ρυθμιστές καθοδηγούν τις μνήμες σε διαφορετικές διαδρομές, σε αυτές που τις ενισχύουν ή σε αυτές που τις εξασθενούν.
Πολλαπλές περιοχές του εγκεφάλου ενορχηστρώνουν τη μακροπρόθεσμη μνήμη
Η μελέτη της Nature, αποκαλύπτει ότι πολλές εγκεφαλικές περιοχές συνεργάζονται για να μετατρέψουν σταδιακά τις νέες εμπειρίες σε μόνιμες μνήμες. Κατά τη διαδικασία αυτή, διάφορα «σημεία ελέγχου» καθορίζουν ποιες μνήμες είναι αρκετά σημαντικές ώστε να ενισχυθούν.
«Αυτό είναι ένα σημαντικό εύρημα γιατί εξηγεί πώς προσαρμόζουμε τη διάρκεια των μνημών μας», λέει η Priya Rajasethupathy, επικεφαλής του Skoler Horbach Family Laboratory.
«Το τι επιλέγουμε να θυμόμαστε είναι μια συνεχώς εξελισσόμενη διαδικασία, όχι ένας απλός διακόπτης που αλλάζει μία φορά».
Επανεξέταση του μοντέλου των δύο παραγόντων
Για πολλά χρόνια, η επιστήμη επικεντρωνόταν σε δύο βασικές δομές του εγκεφάλου, στον Ιππόκαμπο, για την βραχυπρόθεσμη μνήμη, και τον Φλοιό, για την μακροπρόθεσμη, αναφέρει το SciTechDaily.
Το παραδοσιακό μοντέλο υποστήριζε ότι οι μακροπρόθεσμες μνήμες ελέγχονται από μοριακούς «διακόπτες» on/off, όμως, αυτό το πλαίσιο δεν εξηγούσε γιατί μερικές μακροπρόθεσμες μνήμες διαρκούν εβδομάδες ενώ άλλες μια ζωή.
«Στα υπάρχοντα μοντέλα μνήμης, τα μόρια μνήμης μοιάζουν με τρανζίστορ και λειτουργούν ως διακόπτες ενεργοποίησης και απενεργοποίησης», αναφέρει η Priya Rajasethupathy.
Ο ρόλος του θαλάμου «σταθεροποίησης»
Το 2023, η ομάδα της Rajasethupathy εντόπισε μια νευρωνική οδό που συνδέει τη βραχυπρόθεσμη και τη μακροπρόθεσμη μνήμη. Κεντρικό ρόλο παίζει ο θάλαμος, που αποφασίζει ποιες μνήμες πρέπει να διατηρηθούν, διοχετεύοντάς τες στον φλοιό για σταθεροποίηση.
Το εύρημα αυτό οδήγησε σε ένα σημαντικό ερώτημα: Τι συμβαίνει στις μνήμες μετά την έξοδό τους από τον ιππόκαμπο και ποιοι μοριακοί μηχανισμοί τις ταξινομούν σε σημαντικές (για διατήρηση) και ασήμαντες (για λήθη);
Πώς σχηματίζεται η μακροπρόθεσμη μνήμη
Για να απαντήσουν σε αυτά τα ερωτήματα, η επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα σύστημα εικονικής πραγματικότητας όπου τα ποντίκια δημιουργούσαν συγκεκριμένες μνήμες. Μεταβάλλοντας τη συχνότητα επανάληψης εμπειριών, έκαναν τα ποντίκια να θυμούνται κάποιες στιγμές καλύτερα από άλλες.
«Επαναλαμβάνοντας τη συχνότητα ορισμένων εμπειριών, καταφέραμε να κάνουμε τα ποντίκια να θυμούνται κάποια πράγματα καλύτερα και στη συνέχεια να εξετάσουμε τον εγκέφαλο τους και να δούμε ποιοι μηχανισμοί συσχετίζονται με τη μόνιμη μνήμη».
Για να αποδείξουν την αιτιότητα, ανέπτυξαν μια πλατφόρμα CRISPR που επέτρεψε την τροποποίηση γονιδίων σε θάλαμο και φλοιό. Η αφαίρεση συγκεκριμένων μορίων επηρέασε διαφορετικές χρονικές κλίμακες της μνήμης, καθώς κάθε μόριο λειτουργούσε σαν «χρονοδιακόπτης».
Οι μοριακοί χρονοδιακόπτες αντικαθιστούν τον μύθο του διακόπτη
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μακροπρόθεσμες μνήμες δεν διατηρούνται από έναν διακόπτη on/off, αλλά από μια σειρά μοριακών προγραμμάτων που ενεργοποιούνται με χρονική αλληλουχία.
Η ομάδα εντόπισε τρεις βασικούς ρυθμιστές, οι οποίοι δεν συμμετέχουν στην αρχική δημιουργία αναμνήσεων, αλλά αντιθέτως συνδράμουν στη διατήρησή τους: Οι Camta1 και Tcf4 στον θάλαμο και ο Ash1l στον πρόσθιο προσαγωγό φλοιό (ACC).
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η διακοπή των Camta1 και Tcf4 διέλυσε τις λειτουργικές συνδέσεις θαλάμου-φλοιού, οδηγώντας σε απώλεια μνήμης
Μετά τον σχηματισμό της βασικής μνήμης στον ιππόκαμπο:
Ο Camta1: εξασφαλίζει την αρχική επιμονή της μνήμης.
Ο Tcf4: ενεργοποιείται αργότερα, ενισχύοντας τη δομική σταθερότητα.
Ο Ash1l: στρατολογεί προγράμματα χρωματινικής αναδιαμόρφωσης για πολύ μακροχρόνια μνήμη.
Το Ash1l ανήκει σε οικογένεια πρωτεϊνών που επιμηκύνουν τη «βιολογική μνήμη» και σε άλλα συστήματα, όπως το ανοσοποιητικό.
Επιδιόρθωση κατεστραμμένων κυκλωμάτων από ασθένειες
Οι ανακαλύψεις αυτές θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη θεραπεία νόσων όπως το Alzheimer.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αν γνωρίζουμε ποιες περιοχές και ποια γονιδιακά προγράμματα διατηρούν τις μνήμες, ίσως μπορέσουμε να δρομολογήσουμε μνήμες μέσω υγιών κυκλωμάτων και να παρακάμψουμε κατεστραμμένα μέρη του εγκεφάλου.
Η Rajasethupathy εστιάζει τώρα στο πώς ενεργοποιούνται τα «χρονομέτρα» και ποιος καθορίζει τη διάρκειά τους.
Αποκαλύπτοντας πώς οι αναμνήσεις ζουν πέρα από τον ιππόκαμπο
«Θέλουμε να κατανοήσουμε τη ζωή μιας μνήμης μετά τη δημιουργία της στον ιππόκαμπο», λέει.
«Πιστεύουμε ότι ο θάλαμος και οι παράλληλες οδοί επικοινωνίας του με τον φλοιό είναι καθοριστικές σε αυτή τη διαδικασία».
Πηγή: CNN