Ερευνητές του Πανεπιστημίου Cornell ανακάλυψαν ότι στον ιππόκαμπο, ένας τύπος νευρικού κώδικα είναι υπεύθυνος για την ικανότητά μας να «συνδέουμε τις κουκκίδες», όπως να θυμόμαστε πού πρέπει να πάμε αν θέλουμε να αγοράσουμε ένα καρβέλι ψωμί. Ο δεύτερος τύπος νευρωνικού κώδικα, το προγνωστικό μισό, περιλαμβάνει τη διαμόρφωση νέων σχεδίων εν κινήσει. Έτσι, με αυτό το ίδιο παράδειγμα, εάν το αρτοποιείο έκλεινε απροσδόκητα, αυτή η δεύτερη ενότητα θα διατύπωνε ένα σχέδιο Β και θα προέβλεπε την πορεία την οποία θα έπρεπε να ακολουθήσει, διαμορφώνοντας πιο ευέλικτες συμπεριφορές.
Σε μια μελέτη σε αρουραίους, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν προηγμένη οπτογενετική για να απενεργοποιήσουν έναν τύπο μνήμης τη φορά, και μέσω αυτής κατάφεραν να αναγνωρίσουν και να απομονώσουν τις δύο διακριτές λειτουργίες της μνήμης. Αυτό, αναφέρεται ότι είναι μια πολλά υποσχόμενη ανακάλυψη για τη θεραπεία προβλημάτων μνήμης και μάθησης που παρουσιάζονται στη νόσο του Αλτσχάιμερ και την άνοια.
«Αποκαλύψαμε ότι δύο διαφορετικοί νευρικοί κώδικες υποστηρίζουν αυτές τις πολύ σημαντικές πτυχές της μνήμης και της γνώσης και μπορούν να διαχωριστούν, όπως κάναμε πειραματικά», δήλωσε ο Antonio Fernandez-Ruiz , επίκουρος καθηγητής νευροβιολογίας και συμπεριφοράς στο Cornell’s College of Arts and Sciences (A&S ).
Οι ερευνητές τοποθέτησαν ένα σύνολο ηλεκτροδίων στον εγκέφαλο του αρουραίου για να παρακολουθούν όλους τους νευρώνες που πυροδοτούνται ταυτόχρονα και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν οπτογενετική για να χειριστούν αυτή τη δραστηριότητα. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ένας ιός για να “σιωπήσει” αλλά όχι εντελώς, ένα συγκεκριμένο σύνολο νευρώνων.
Τι δεν μπορούσαν να θυμηθούν οι αρουραίοι
Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο σε μια περιοχή του ιππόκαμπου που σχετίζεται με την εκμάθηση εργασιών, οι επιστήμονες παρατήρησαν πώς οι αρουραίοι μπόρεσαν να μάθουν μια διαδρομή από τα σημεία Α έως Δ που είχε μια ανταμοιβή στο τέλος, ωστόσο, η μνήμη απέτυχε να «κολλήσει» λόγω της προκληθείσας εσφαλμένης ανάφλεξης. Επαναλαμβάνοντας το πείραμα μετά τον ύπνο, ο αρουραίος μπορούσε να θυμηθεί τα σημεία Α και Δ, αλλά όχι τη διαδρομή την οποία έπρεπε να ακολουθήσει για να φτάσει στην ανταμοιβή.
«Αυτή η ακολουθία βημάτων κωδικοποιείται στον εγκέφαλο ως μια ακολουθία κυττάρων που πυροδοτούνται», είπε ο Fernandez-Ruiz. «Ο τρόπος που θα το θυμόμαστε αυτό στο μέλλον προέρχεται από το ότι όταν κοιμόμαστε, επαναλαμβάνεται η ίδια ακολουθία δραστηριότητας, έτσι οι ίδιοι νευρώνες που κωδικοποιούν [το μονοπάτι] θα πυροδοτηθούν με την ίδια σειρά».
Ουσιαστικά, στο πείραμα, όταν οι αρουραίοι κοιμόντουσαν, οι νευρώνες δεν μπορούσαν να πυροδοτηθούν διαδοχικά για να στερεοποιήσουν τη μνήμη, έτσι μετά ενώ μπορούσε να θυμηθεί δύο σημεία, δεν διατηρήθηκε καμία συσχέτιση.
Σε ένα άλλο πείραμα, οι αρουραίοι είχαν παρόμοια μεταχείριση και είχαν το καθήκον να βρίσκουν ένα νέο μονοπάτι κάθε μέρα για να συλλέγουν μια ανταμοιβή. Όταν οι συγκεκριμένοι νευρώνες είχαν ανακατευτεί, οι αρουραίοι δεν μπορούσαν να θυμηθούν πώς να φτάσουν στον στόχο.
«Αυτή η συμπεριφορά απαιτούσε να σχηματίσει έναν χάρτη και απαιτούσε δυνατότητες σχεδιασμού και πρόβλεψης και να το θυμάται για να καθοδηγεί τις κινήσεις του», είπε ο Fernandez-Ruiz.
Και σε μια άλλη δοκιμή, οι αρουραίοι είχαν την αποστολή να συσχετίσουν μια τοποθεσία με μια ανταμοιβή. Όταν οι επιστήμονες ανέστειλαν την προγνωστική κωδικοποιημένη περιοχή, η συνειρμική τους μνήμη παρέμεινε άθικτη, δείχνοντας για πρώτη φορά πώς οι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος είναι στην πραγματικότητα αρκετά διαφορετικές.
«Βλέποντας ποιος τύπος ελλειμμάτων μνήμης εμφανίζεται σε έναν ασθενή», είπε ο Fernandez-Ruiz, «μπορούμε να προσπαθήσουμε να συμπεράνουμε ποιος τύπος υποκείμενου νευρωνικού μηχανισμού έχει παραβιαστεί, κάτι που θα μας βοηθήσει να αναπτύξουμε πιο στοχευμένες παρεμβάσεις».
Ο ιππόκαμπος, είναι μια περιοχή ιδιαίτερου ενδιαφέροντος για την έρευνα στη θεραπεία της νόσου του Αλτσχάιμερ. Η γνωστική έκπτωση στις ασθένειες της άνοιας επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τον ιππόκαμπο, προκαλώντας εξουθενωτική απώλεια μνήμης και πλοήγησης.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science.
(photo: pixabay)
