Wspomnienia długotrwałe mogą powstawać bez pamięci krótkotrwałej, odsłaniając nową ścieżkę mózgową.
Naukowcy z Instytutu Neuronauki im. Maxa Plancka na Florydzie odkryli nowatorski mechanizm tworzenia wspomnień długotrwałych w mózgu. Ich badania wskazują, że pamięć długoterminowa może rozwijać się niezależnie od pamięci krótkotrwałej, co stwarza ekscytujące możliwości zrozumienia schorzeń związanych z pamięcią.
Nowe spojrzenie na tworzenie pamięci
Nasz mózg pilnie pracuje, aby zapisać doświadczenia jako wspomnienia, tworząc reprezentacje codziennych wydarzeń, które pozostają z nami przez krótki czas. Obecne teorie naukowe na temat powstawania pamięci sugerują, że wspomnienia krótkotrwałe są przechowywane w mózgu na czymś, co możemy sobie wyobrazić jako tymczasowa wystawa sztuki, a ostatecznie oczyszczone, aby zrobić miejsce na nowe doświadczenia. Niewielka część tych krótkotrwałych wspomnień – tych dla nas najważniejszych – jest przenoszona na bardziej trwałą ekspozycję, naszą pamięć długoterminową, gdzie można je zachować przez dni, lata, a nawet dziesięciolecia.
Najbardziej rozpowszechnione teorie sugerują, że jest to proces liniowy. Nasze doświadczenia są kodowane w pamięci krótkotrwałej, która następnie jest konsolidowana w pamięć długoterminową. Jednak nowe badanie przeprowadzone przez dr Myung Eun Shin, dr Paulę Parra-Beuno i dyrektora naukowego MPFI dr Ryohei Yasuda sugeruje, że może istnieć inny sposób tworzenia pamięci długotrwałej.
„To odkrycie można porównać do znalezienia tajnej ścieżki do stałej galerii w mózgu” – powiedział dr Shin, główny autor badania. „Przeważająca teoria sugerowała jedną ścieżkę, w ramach której wspomnienia krótkotrwałe konsolidowano we wspomnienia długoterminowe. Jednakże obecnie mamy mocne dowody na istnienie co najmniej dwóch odrębnych ścieżek tworzenia pamięci – jednej poświęconej pamięciom krótkotrwałym i drugiej długoterminowej. Może to oznaczać, że nasze mózgi są bardziej odporne, niż wcześniej sądzono”.
Kluczowy wniosek: zakłócenie tworzenia pamięci krótkotrwałej nie zablokowało pamięci długotrwałej
Zespół badawczy skupił się na specyficznym enzymie w neuronach zwanym CaMKII, który ma kluczowe znaczenie dla tworzenia pamięci krótkotrwałej. Wcześniej opracowali podejście optogenetyczne, które wykorzystuje światło do tymczasowej dezaktywacji CaMKII. Mając to narzędzie w ręku, zespół postanowił wykorzystać światło do blokowania tworzenia pamięci krótkotrwałej u myszy.
Myszy wolą ciemne przestrzenie i jeśli mają wybór, natychmiast przechodzą do ciemnej przestrzeni z jasno oświetlonej. Jeśli jednak mysz przestraszy się w określonym ciemnym miejscu, wspomnienie przerażającego doświadczenia zmieni jej zachowanie, a mysz będzie unikać ponownego wejścia do ciemnego miejsca. Kiedy zespół badawczy użył swojego narzędzia do zakłócenia tworzenia pamięci, nawet te myszy, które godzinę wcześniej przeżyły przerażające doświadczenie, weszły do ciemnej przestrzeni, co sugeruje, że nie pamiętały tego doświadczenia. Naukowcom skutecznie zablokowano tworzenie pamięci krótkotrwałej.
To, co wydarzyło się później, było zaskoczeniem dla zespołu badawczego. Dzień, tydzień, a nawet miesiąc później myszy te zmieniały swoje zachowanie, aby uniknąć miejsc, w których wcześniej się bały. Myszy, które zdawały się nie pamiętać przerażającego doświadczenia godzinę po jego wystąpieniu, wykazywały wyraźne dowody, że pamiętały je później. Innymi słowy, zablokowanie pamięci krótkotrwałej zdarzenia nie zakłóciło pamięci długotrwałej.
„Początkowo byliśmy dość zaskoczeni tą obserwacją, ponieważ była ona niezgodna z tym, jak naszym zdaniem powstają wspomnienia. Nie sądziliśmy, że możliwa jest pamięć długoterminowa wydarzenia bez pamięci krótkotrwałej. Kiedy jednak powtórzyliśmy te eksperymenty i zastosowaliśmy wiele narzędzi i podejść do weryfikacji naszych wyników, utwierdziliśmy się w przekonaniu” – opisuje dr Shin. „Zamiast tworzenia pamięci długotrwałej jako procesu liniowego wymagającego pamięci krótkotrwałej, musi istnieć równoległa ścieżka do tworzenia pamięci długotrwałej, która omija pamięć krótkotrwałą”.
Konsekwencje zaburzeń pamięci
Badanie to zmieniło model powstawania wspomnień w mózgu. Znaczące postępy naukowe często pojawiają się po obaleniu poprzednich modeli zrozumienia, a zespół jest podekscytowany możliwością zobaczenia, dokąd zaprowadzi ich ten kierunek badań.
„To nowe odkrycie zrewidowało naszą wiedzę. Obecnie badamy, w jaki sposób zachodzi ta nowo odkryta droga do tworzenia pamięci długotrwałej. Jesteśmy podekscytowani możliwością zobaczenia, czego możemy się nauczyć i co to może oznaczać dla zachowania pamięci długotrwałej, nawet jeśli pamięć krótkotrwała jest osłabiona w wyniku starzenia się lub upośledzenia funkcji poznawczych” – mówi dr Yasuda.
Odniesienie: „Tworzenie pamięci długotrwałej bez pamięci krótkotrwałej ujawnione przez hamowanie CaMKII” Myung Eun Shin, Paula Parra-Bueno i Ryohei Yasuda, 5 grudnia 2024 r., Neuronauka przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41593-024-01831-z
Badania te zostały sfinansowane przez Narodowy Instytut Zdrowia i Towarzystwo Maxa Plancka.
