Synapsy przekazują sygnały elektryczne. Switłana Pawliuk

W pierwszych tygodniach nowego roku postanowieniom często towarzyszą próby uczenia się nowych zachowań poprawiających zdrowie. Mamy nadzieję, że stare złe nawyki znikną, a nowe zdrowe nawyki staną się automatyczne.

Ale w jaki sposób można przeprogramować nasz mózg, aby zapewnić wyuczenie się i utrzymanie nowego nawyku zdrowotnego?

Hebbowska nauka

W 1949 kanadyjski psycholog psycho Donalda Hebba zaproponowali teorię uczenia się Hebba, aby wyjaśnić, w jaki sposób zadanie uczenia się przekształca się w pamięć długotrwałą. W ten sposób zdrowe nawyki zostają automatycznie zachowane po ich ciągłym powtarzaniu.

Uczenie się i pamięć są konsekwencją tego, jak nasze komórki mózgowe (neurony) komunikują się ze sobą. Kiedy się uczymy, neurony komunikują się poprzez transmisje molekularne, które przeskakują przez synapsy, tworząc obwód pamięci. Znany jako długoterminowe wzmocnienie (LTP), im częściej powtarzane jest zadanie uczenia się, tym częściej trwa transmisja i tym silniejszy staje się obwód pamięci. To właśnie ta wyjątkowa zdolność neuronów do tworzenia i wzmacniania połączeń synaptycznych poprzez wielokrotną aktywację prowadzi do uczenia się Hebba.

Pamięć i hipokamp

Zrozumienie mózgu wymaga badań za pomocą różnych podejść i różnych specjalności. Dziedzina neuronauki poznawczej początkowo rozwijała się dzięki niewielkiej liczbie pionierów. Ich eksperymentalne projekty i obserwacje doprowadziły do ​​powstania podstaw dzisiejszego rozumienia uczenia się i pamięci.

Wkład Donalda Hebba na McGill University pozostaje siłą napędową wyjaśniania pamięci. Pod jego opieką neuropsycholog Brenda Milner badał pacjenta z zaburzeniami pamięci po lobektomii. Dalsze badania z neurochirurgiem Wildera Penfielda umożliwiła Milner rozszerzenie jej badań nad pamięcią i uczeniem się u pacjentów po operacji mózgu.

Przełom Milnera nastąpił podczas badania pacjenta, u którego usunięto hipokamp po obu stronach mózgu, co doprowadziło do amnezji. Zauważyła, że ​​pacjentka wciąż może uczyć się nowych zadań, ale nie może przenieść ich do pamięci długotrwałej. W ten sposób hipokamp został zidentyfikowany jako miejsce wymagane do przeniesienia pamięci krótkotrwałej do pamięci długotrwałej, gdzie odbywa się uczenie Hebbowskie.

W 2014 roku w wieku 95 lat Milner zdobył Norweska Nagroda Kavli w neuronauce za odkrycie w 1957 r. znaczenia hipokampa dla pamięci.

Również nagrodzony Kavli w 2014 roku został neurobiolog John O'Keefe, który odkrył, że hipokamp również zawiera umieść komórki stworzyć mapa poznawcza umożliwiając nam przechodzenie z jednego miejsca do drugiego poprzez naszą pamięć. O'Keefe otrzymał również 2014 Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny.

Neurobiolog odkrył, że powtarzająca się aktywacja neuronów w hipokampie faktycznie prowadzi do pamięci Tima Blissa; za te badania Bliss otrzymała Nagroda Mózgu Fundacji Lundbeck w 2016 roku.

Wzięte razem, Milner, Bliss i O'Keefe ustanowili paradygmat Hebba i jego słynny aksjomat: „neurony, które zapalają się razem, łączą się razem”.

Pamięć u zwierząt innych niż człowiek

Wielkie postępy w organizmach innych niż ludzkie uczą nas o mechanizmach pamięci, które można zastosować u ludzi. Eric Kandel z Uniwersytetu Columbia otrzymał nagrodę 2000 Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny za jego trafny wybór ślimak morski (Aplysia) zrozumieć naukę Hebba.

Kandel dostarczył rozstrzygających dowodów na to, że pamięć jest konsekwencją powtarzającej się sygnalizacji neuronowi odpowiadającemu na zadanie uczenia się, które uruchomi produkcję kwasu rybonukleinowego (RNA). Efektem końcowym była ekspresja nowego białka prowadząca do wzrostu połączeń synaptycznych.

{youtube}ZAIb8sC9dAo{/youtube}

Następny krok naprzód nastąpił w McGill, gdy biolog molekularny Nahuma Sonenberga odkrył kluczowy mechanizm regulujący tworzenie się pamięci w hipokampie, a mianowicie: czynnik inicjujący syntezę białek. Odkrycie ujawniło, że podczas tworzenia pamięci to właśnie czynnik inicjujący syntezę białek w neuronach hipokampa wpływa na przeprogramowanie niezbędne do wytworzenia „okablowania” nowych połączeń synaptycznych.

Pigułka pamięci?

Praca Sonenberga wstrząsnęła światem naukowców pracujących nad kontrolowaniem syntezy białek. Sonenberg skontaktował się z jednym z najwybitniejszych w tej dziedzinie biologem molekularnym Peterem Walterem. Razem zidentyfikowali związek chemiczny, który nazwali ISRIB wpłynęłoby to na ten sam czynnik inicjacji syntezy białek, którego znaczenie odkrył Sonenberg.

Wyniki były spektakularne, z niesamowitą poprawą pamięci u myszy po podaniu ISRIB. Walter rozszerzył to teraz, aby uwzględnić przywracanie pamięci u myszy po urazie mózgu.

Obecnie wszelkie postępy są uważnie analizowane, ponieważ zaburzenia pamięci u ludzi — od zaburzeń pamięci związanych z wiekiem, przez demencję po chorobę Alzheimera — są u osób starszych niemal pandemiczne. Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że u 10 milionów pacjentów rocznie diagnozuje się samą demencję z całkowitą globalną liczbą szacowaną na 50 milionów.

O autorze

John Bergeron, emerytowany profesor Robert Reford i profesor medycyny, Uniwersytet McGill. John Bergeron z wdzięcznością uznaje Kathleen Dickson za współautorkę.

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon