Έρευνα: Τα ποντίκια διατηρούν τις μνήμες τους ακόμα και με τις μισές εγκεφαλικές συνδέσεις

Οι μακροπρόθεσμες μνήμες ενδέχεται να μην εξαρτώνται από την ισχύ των μεμονωμένων συνδέσεων μεταξύ νευρώνων, όπως πιστευόταν επί μακρόν από τους νευροεπιστήμονες. Αντίθετα, οι μνήμες φαίνεται να επιβιώνουν μέσω ανθεκτικών συστάδων συναπτικής αρχιτεκτονικής, ένα εύρημα που αποκαλύφθηκε όταν ερευνητές υπέβαλαν ποντίκια σε τεχνητή χειμερία νάρκη και παρατήρησαν την εξαφάνιση περισσότερων από τις μισές εγκεφαλικές συνδέσεις τους, ενώ οι μνήμες τους παρέμειναν άθικτες.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Science, διεξήχθη υπό την ηγεσία ερευνητών στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Οκινάουα (OIST) στην Ιαπωνία και προσφέρει ένα νέο πλαίσιο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος διατηρεί τις πληροφορίες, ακόμη και όταν η φυσική του δομή αλλάζει δραματικά.livescience+2

Η χειμερία νάρκη ως φυσική δοκιμασία αντοχής

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Kazumasa Tanaka της Μονάδας Έρευνας Μνήμης του OIST, εκπαίδευσε ποντίκια να συνδέουν ένα συγκεκριμένο περιβάλλον με ένα ήπιο ηλεκτροσόκ στο πέλμα και να πλοηγούνται σε έναν λαβύρινθο για να βρουν τροφή. Στη συνέχεια, προκάλεσαν τεχνητή χειμερία νάρκη ενεργοποιώντας μια ομάδα υποθαλαμικών νευρώνων που είχαν προσδιοριστεί σε προηγούμενη εργασία, γεγονός που πυροδότησε μια ταχεία πτώση της μεταβολικής δραστηριότητας και της θερμοκρασίας του σώματος.livescience

Μέσα σε 30 λεπτά, ο εγκέφαλος άρχισε να εξαλείφει συνάψεις. Μέσα σε 24 ώρες, περισσότερες από τις μισές συνάψεις του ιππόκαμπου, των συνδέσεων που είναι κρίσιμες για τη μνήμη, είχαν εξαφανιστεί. Ωστόσο, όταν τα ποντίκια ξύπνησαν, παρέμειναν ακίνητα από φόβο στο περιβάλλον όπου είχαν υποστεί ηλεκτροσόκ και πλοηγήθηκαν στον λαβύρινθο εξίσου εύκολα με πριν, επιδεικνύοντας πλήρως άθικτη ανάκληση μνήμης.news-medical+2

«Αν συγκρίνουμε τα ζώα με ή χωρίς χειμερία νάρκη, η συμπεριφορά τους δεν διαφέρει καθόλου», δήλωσε ο Tanaka στο Live Science.livescience

Συστάδες και όχι μεμονωμένες συνδέσεις

Μια κεντρική αρχή της νευροεπιστήμης υποστηρίζει ότι οι μνήμες σχηματίζονται όταν μεμονωμένες συνάψεις ενισχύονται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μακροπρόθεσμη ενίσχυση. Τα νέα ευρήματα δεν αμφισβητούν ότι αυτός ο μηχανισμός είναι απαραίτητος για τον σχηματισμό των αναμνήσεων, αλλά υποδηλώνουν ότι μπορεί να μην είναι αυτός που τις διατηρεί ζωντανές με την πάροδο του χρόνου.news-medical+1

Όταν οι ερευνητές συνέκριναν τα ποντίκια σε χειμερία νάρκη με μια άλλη ομάδα της οποίας οι συνάψεις διαταράχθηκαν με τη χρήση αναισθησίας και ενός χημικού αναστολέα, τα αναισθητοποιημένα ποντίκια έχασαν τις μνήμες τους, ενώ τα ποντίκια σε χειμερία νάρκη όχι. Η διαφορά: στους εγκεφάλους σε χειμερία νάρκη, χωρικά συσπειρωμένες ομάδες συνάψεων μεταξύ νευρώνων που κωδικοποιούν τη μνήμη διατηρήθηκαν επιλεκτικά, ενώ οι μη συσπειρωμένες συνδέσεις εξαλείφθηκαν.genengnews+1

«Αυτό υποδηλώνει ότι για τη μακροπρόθεσμη μνήμη, μόνο συγκεκριμένες συστάδες συνάψεων έχουν σημασία: οι υπόλοιπες μπορεί να είναι περιττές», ανέφερε ο Tanaka σε δελτίο τύπου του OIST.oist+1

Προεκτάσεις πέρα από τη νευροεπιστήμη

Τα ευρήματα αυτά ενισχύουν τις αυξανόμενες ενδείξεις ότι τα φυσικά ίχνη της μνήμης στον εγκέφαλο είναι πολύ πιο δυναμικά από ό,τι πιστευόταν κάποτε. Αντί για ένα σταθερό κύκλωμα, η μνήμη φαίνεται να βασίζεται σε μια τοπολογική οργάνωση ανώτερης τάξης, ένα μοτίβο συνδεσιμότητας που μπορεί να επιβιώσει ακόμη και όταν χαθούν μεμονωμένα στοιχεία.eurekalert+1

Ο Tanaka σημείωσε ότι η έρευνα θα μπορούσε επίσης να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο οι μηχανικοί σχεδιάζουν συστήματα αποθήκευσης δεδομένων σε υπολογιστές. Η ομάδα του εργάζεται τώρα για τον χαρακτηρισμό αυτών των συναπτικών συστάδων σε μοριακό επίπεδο και για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος τις προστατεύει επιλεκτικά κατά την ευρεία αναδιαμόρφωση που επιφέρει η χειμερία νάρκη.livescience

«Με αυτή τη μελέτη», δήλωσε ο Tanaka, «μόλις ανοίξαμε μια άλλη πόρτα για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος».livescience