Myši si pamatují i po ztrátě poloviny mozkových spojení, zjistila studie

Dlouhodobé vzpomínky možná nezávisí na síle jednotlivých spojení mezi neurony, jak se neurovědci dlouho domnívali. Místo toho se zdá, že vzpomínky přetrvávají díky odolným shlukům synaptické architektury. K tomuto zjištění vědci dospěli poté, co uvedli myši do umělé hibernace a sledovali, jak zmizela více než polovina jejich mozkových spojení, zatímco jejich vzpomínky zůstaly netknuté.

Studii, kterou ve čtvrtek zveřejnil časopis Science, vedli výzkumníci z Okinawského institutu vědy a technologií (OIST) v Japonsku. Práce nabízí nový rámec pro pochopení toho, jak si mozek uchovává informace i ve chvíli, kdy se jeho fyzická struktura dramaticky mění.livescience+2

Hibernace jako přirozený zátěžový test

Výzkumný tým pod vedením Kazumasy Tanaky z Jednotky pro výzkum paměti v OIST naučil myši spojovat si konkrétní prostředí s mírným elektrickým šokem do tlapky a procházet bludištěm za potravou. Poté u nich vyvolali umělou hibernaci aktivací skupiny hypotalamických neuronů identifikovaných v předchozích pracích, což spustilo prudký pokles metabolické aktivity a tělesné teploty.livescience

Během 30 minut začal mozek eliminovat synapse. Do 24 hodin zmizela více než polovina synapsí v hippokampu, tedy spojení klíčových pro paměť. Když se však myši probudily, v prostředí, kde dostaly elektrický šok, znehybněly a bludištěm prošly stejně snadno jako předtím, čímž prokázaly zcela nedotčenou paměť.news-medical+2

„Když porovnáme zvířata s hibernací a bez ní, jejich chování se vůbec neliší,“ řekl Tanaka serveru Live Science.livescience

Shluky, nikoli jednotlivá spojení

Základní teze neurovědy říká, že vzpomínky vznikají v momentě, kdy jednotlivé synapse posilují prostřednictvím procesu zvaného dlouhodobá potenciace. Nová zjištění nepopírají, že tento mechanismus je pro vytváření vzpomínek zásadní, ale naznačují, že nemusí být tím, co je udržuje v průběhu času.news-medical+1

Když vědci porovnali hibernující myši s jinou skupinou, jejíž synapse byly narušeny pomocí anestezie a chemického blokátoru, anestetizované myši své vzpomínky ztratily, zatímco hibernující myši nikoli. Rozdíl spočíval v tom, že v hibernujících mozcích zůstaly selektivně zachovány prostorově shluknuté skupiny synapsí mezi neurony kódujícími paměť, zatímco neshluknutá spojení byla prořezána.genengnews+1

„To naznačuje, že pro dlouhodobou paměť jsou důležité pouze konkrétní shluky synapsí. Zbytek může být postradatelný,“ uvedl Tanaka v tiskové zprávě OIST.oist+1

Důsledky přesahující neurovědu

Zjištění se připojují k přibývajícím důkazům, že fyzické stopy paměti v mozku jsou mnohem dynamičtější, než se dříve myslelo. Místo pevného okruhu se paměť spoléhá na topologickou organizaci vyššího řádu, tedy vzorec konektivity, který dokáže přežít i v případě ztráty jednotlivých komponent.eurekalert+1

Tanaka poznamenal, že výzkum by mohl také inspirovat inženýry při navrhování systémů pro ukládání dat v počítačích. Jeho tým nyní pracuje na charakterizaci těchto synaptických shluků na molekulární úrovni a snaží se pochopit, jak je mozek během rozsáhlé přestavby při hibernaci selektivně ušetří.livescience

„Touto studií jsme si otevřeli další dveře k vyřešení tohoto problému,“ řekl Tanaka.livescience