Bagaimana untuk memulihkan ingatan yang hilang 07.06.2015

Selalunya, apabila mereka bercakap tentang amnesia, mereka bermaksud pelbagai anterograde atau retrograde. Adalah mudah untuk membezakannya: amnesia anterograde - pelanggaran ingatan tentang apa yang berlaku selepas permulaan penyakit; retrograde - ingatan terjejas tentang apa yang berlaku sebelum permulaan penyakit. Kedua-duanya boleh berlaku kepada seseorang akibat kecederaan otak, atau akibat tekanan yang teruk, atau akibat penyakit saraf yang teruk (contohnya, sindrom Alzheimer). Jelas sekali, punca amnesia khusus ialah sesetengah neuron yang berkaitan dengan rakaman dan penyimpanan maklumat, atas sebab tertentu, berhenti berfungsi sebagaimana mestinya. Tetapi apakah intipati masalah ini? Sesetengah (dan kebanyakan) mempertahankan hipotesis bahawa maklumat hilang semata-mata daripada litar saraf supaya ia tidak dapat dipulihkan. Orang lain percaya bahawa kami menghadapi masalah akses di sini, bahawa maklumat itu masih dalam simpanan otak, tetapi ia telah disekat, dan kami tidak dapat mencapainya.

Nampaknya, hipotesis akses yang disekat masih benar - hasil eksperimen Susumu Tonegawa dan pekerja makmalnya di Massachusetts Institute of Technology bercakap menyokongnya. Tonegawa sendiri menerima Hadiah Nobel pada tahun 1987 untuk penemuan prinsip genetik pembentukan kepelbagaian antibodi, tetapi kemudian beralih kepada mekanisme memori selular. Dan di sini dia dan rakan-rakannya mencapai kejayaan yang cemerlang. Jadi, sebagai contoh, baru tahun lepas mereka mengeluarkan beberapa kertas di mana mereka menerangkan bagaimana otak mengingati urutan peristiwa dan bagaimana memori kerja diperbetulkan apabila kita tiba-tiba menyedari bahawa kita melakukan sesuatu yang salah. Akhirnya, dalam kertas Nature mereka tahun lepas, mereka bercakap tentang memprogram semula ingatan emosi: dengan mempengaruhi neuron hippocampal, para penyelidik dapat benar-benar mengubah kenangan buruk menjadi kenangan yang baik.

Pada tahun 2012, kumpulan Tonegawa dapat mengesahkan kewujudan sel engram dalam hippocampus (salah satu pusat ingatan utama). Engram difahami sebagai jejak yang ditinggalkan oleh rangsangan; jika kita bercakap tentang neuron, maka isyarat berulang - bunyi, bau, persekitaran tertentu, dll. - harus mencetuskan beberapa perubahan fizikal dan biokimia di dalamnya. Jika rangsangan itu kemudiannya diulang, maka "jejak" diaktifkan, dan sel-sel di mana ia hadir akan mengingati seluruh ingatan daripada ingatan. Dalam erti kata lain, neuron engram ("kunci") kami bertanggungjawab untuk mengakses maklumat yang direkodkan, dan agar mereka berfungsi sendiri, mereka mesti dipengaruhi oleh isyarat utama. Tetapi, sebagai tambahan, sel-sel sedemikian mesti dapat mengekalkan kesan rangsangan. Dalam praktiknya, ini bermakna sinaps antara sel harus diperkuatkan antara sel engram: semakin kuat mereka, semakin pasti isyarat akan berlalu di antara mereka, semakin kuat neuron akan mengingati rangsangan tertentu. Walau bagaimanapun, sehingga baru-baru ini, tiada pengesahan eksperimen di sini - tiada siapa yang tahu sama ada perubahan biokimia tertentu benar-benar berlaku dalam neuron sedemikian yang dikaitkan dengan hafalan rangsangan.

Para penyelidik menggunakan kaedah optogenetik yang sama yang membolehkan mereka mengesahkan kewujudan sel "kunci" beberapa tahun lalu. Ingat bahawa intipati optogenetik adalah bahawa neuron memperkenalkan protein fotosensitif yang membentuk saluran ion dalam membran sel: isyarat cahaya membuka saluran, ion diagihkan semula pada kedua-dua belah membran, dan neuron sama ada "menghidupkan" atau "tertidur", bergantung pada apa yang diperlukan dalam pengalaman tertentu. Pertama, mereka menemui sel dalam hippocampus tikus yang menghidupkan kenangan apabila mereka sendiri diaktifkan oleh cahaya. Sel-sel ini, seperti yang ditulis oleh pengarang karya dalam artikel mereka dalam Sains, benar-benar menguatkan sambungan antara sel - dengan kata lain, mereka bersama-sama membentuk suis saraf, yang, pada isyarat, membuka akses kepada blok maklumat tertentu. Peningkatan hubungan antara sel bermakna sel memerlukan lebih banyak protein yang berfungsi kepada sinaps, iaitu, semuanya bergantung pada proses biosintesis protein. Sintesis dalam neuron dimatikan dengan antibiotik, dan ini dilakukan serta-merta selepas tetikus menghafal sesuatu. Sinaps dalam kes ini kekal rapuh, dan, yang paling penting, tetikus tidak dapat mengingati apa-apa pada hari berikutnya apabila ia terdedah kepada rangsangan yang sama yang aktif semasa latihan. Ternyata amnesia retrograde sebenar - ingatan tentang apa yang berlaku sebelum rawatan antibiotik hilang, dan mustahil untuk memulihkannya dengan bantuan rangsangan biasa.

Tetapi sel engram yang sama yang sepatutnya bertindak balas kepada rangsangan utama dan yang senyap disebabkan sinaps yang lemah membawa pengubahsuaian optogenetik. Dan sekarang, jika mereka diaktifkan dengan bantuan nadi cahaya, maka ingatan haiwan itu kembali. Jika kita membuang butiran tentang sel suis khas, sinaps dan sintesis protein, ternyata ahli sains saraf memulihkan ingatan dengan bantuan kilat cahaya ke otak.

Tetapi penekanan harus tetap diberikan pada neuron engram, tidak kira betapa peliknya nama mereka untuk pendengaran yang luar biasa. Sebelum ini, makmal Tonegawa dapat menunjukkan bahawa bukan hanya satu sel bertanggungjawab untuk menghidupkan ingatan, tetapi litar saraf beberapa neuron tersebut. Berdasarkan data baru, para penyelidik mencadangkan gambarajah berikut tentang bagaimana ingatan diatur dalam otak mamalia (dan, mungkin, secara umum, dalam kebanyakan haiwan dengan sistem saraf pusat). Perkara utamanya ialah struktur yang berbeza bertanggungjawab untuk menyimpan dan mengaktifkan ingatan - kumpulan sel engram menjaga litar saraf lain yang menyimpan blok maklumat, dan neuron pengaktifan dalam erti kata tertentu boleh dibandingkan dengan pustakawan yang meminjamkan buku atas permintaan. Selain itu, hubungan antara neuron pengaktifan dan neuron penyimpanan boleh berbeza, contohnya, satu rangkaian pengaktifan boleh bertindak pada beberapa unit memori sekaligus, dan hubungan khusus antara mereka dan yang lain masih perlu dikaji dengan betul.

Sudah tentu, ini tidak bermakna bahawa kemerosotan atau kehilangan ingatan hanya disebabkan oleh kerosakan dalam sel engram, masalah boleh bermula dalam "storan utama" juga. Walau bagaimanapun, dari sudut praktikal, masih berguna untuk mengetahui sel saraf mana yang perlu diambil tindakan untuk memulihkan ingatan yang telah lama dilupakan, kerana mungkin kenangan itu sendiri belum hilang, anda hanya perlu " bangun” sel-sel yang bertanggungjawab untuk mereka.