Učionica
ZNANSTVENI KUTAK

Povezivanje djelića pamćenja kroz prostor i vrijeme
Objavljeno 11. veljače, 2018.
U POTRAZI ZA IZGUBLJENIM VREMENOM I MEHANIZMIMA PAMĆENJA UZ POMOĆ GENETIČKOGA INŽENJERINGA

Francuski književnik Marcel Proust napisao je više od 3200 stranica svoje kvaziautobiografije „U potrazi za izgubljenim vremenom” - noću. Imao je potpuno izokrenut bioritam zato da ga zvuci svakodnevice ne bi ometali u prisjećanju i povezivanju stvarnosti s fikcijom.

Pokušavajući proniknuti smisao života u svijetu koji se dramatično mijenjao početkom 20. stoljeća, postavio je temelj velikoj znanstvenoj potrazi za mehanizmima pamćenja. Shvatio je da vrijeme, koje je naizgled izgubljeno, u pamćenju još uvijek traje jer sjećanja se pohranjuju točno onim slijedom kojim nastaju. Uz okus kolačića madeleine mogao se prisjetiti izgleda šalice i čaja koji je iz njega pio, razgovora koji se uz čaj dogodio te sitnih opažanja o osobama koje su ga vodile… sve pomno povezano na vremenskoj traci.

Gubitak kratkoročnoga pamćenja

Nekako u isto vrijeme, na samom početku 20. stoljeća, njemački neuropsihijatar Alois Alzheimer, prvi je u medicinskoj literaturi opisao pacijenticu koja je bolovala od presenilne demencije. Pet je godina pratio Auguste Deter, svoju pacijenticu koja je u dobi od 51 godine uz mnogo ostalih simptoma, pokazivala i gubitak kratkoročnog pamćenja. Za nju je vrijeme prestalo teći te je ostala zarobljena u svojem djetinjstvu koje se na bizarne načine miješalo u svakodnevicu. I dok je Proust s lakoćom preskakao iz jednoga sjećanja u drugo i povezivao ih s fikcijom, Auguste Deter mukotrpno se pokušavala iščupati iz jednih te istih pradavnih događaja koji su ju opsjedali.

Tridesetih godina 20. stoljeća američki stručnjaci, psiholog Heinrich Klüver i liječnik Paul Bucy, nedvojbeno su dokazali kako je za kratkoročno pamćenje bitan hipokampus – malena struktura zakopana u čeonom moždanom režnju. Bucy, neurokirurg, operacijom je odstranio taj dio mozga jednoj majmunici jer je Klüver bio uvjeren kako na tom mjestu djeluje meskalin. Mislili su kako će tako meskalin prestati djelovati na mozak, no otkrili su nešto sasvim drugo. Operirana majmunica više se nije snalazila u svakodnevnici te je uporno ponavljala krivu radnju – iako ju je netom prije vođa čopora upozorio da ne prilazi njegovu dijelu kaveza, ona je to neprestano radila – ne zato što mu je prkosila, već zato što više nije imala kratkoročno pamćenje.

Osamdeset godina poslije, na samom početku 21. stoljeća, tehnologija genetičkoga inženjeringa konačno je toliko uznapredovala da se polako počinje otkrivati objašnjenje kako hipokampus šifrira pamćenje. Tim Michaela Davisa sa Sveučilišta Yale (SAD) primijetio je kako životinje kojima se ukloni gen za kodiranje proteina CREB u hipokampusu loše pamte. Naprotiv, ako se pomoću virusa dopremi gen za CREB samo u neke stanice hipokampusa, onda će pamćenje biti pohranjeno baš u njima. Neurone s većom količinom CREB proteina lakše je pobuditi na aktivnost, a oni se aktiviraju jedan za drugim u vremenskom slijedu. Dva događaja koja su nastupila u bliskom razmaku šifriraju se u populacijama neurona koje se nalaze jedne pored druge te se više ili manje preklapaju. Što je veće preklapanje, to su ta dva događaja bolje povezana te će prisjećanje jednoga prizvati i prisjećanje drugoga događaja.

Minijaturni mikroskop

Kako bi potvrdili da to nije puka hipoteza, već da se stvarno događa, znanstvenici sa Sveučilišta U.C.L.A. (SAD) napravili su minijaturni mikroskop, težak svega 2 - 3 grama, i postavili ga na glavu miša kojem su ispitivali pamćenje. Opet su iskoristili genetički inženjering kako bi neurone napunili fluorescentnim indikatorom kalcija koji svijetli kada su neuroni aktivni, što se može vidjeti pod mikroskopom. I stvarno, ako dva ispitna događaja nisu bila udaljena više od sedam dana, pri njihovu upamćivanju svijetlile su bliske skupine CREB pozitivnih neurona koje su se više ili manje preklapale.

Stari mozgovi imaju sve manju količinu proteina CREB i njihovi se neuroni stoga slabije aktiviraju pa je teže povezati komadiće sjećanja. U ljudski se hipokampus svakoga dana doda oko 700 novih neurona koji zamjenjuju istrošene. Godišnje se zamijeni oko 1,75 % neurona hipokampusa, no to nije dovoljno i većina ljudi u starijoj dobi pokazuju bar neke oblike zaboravljanja. Posebne oblike zaboravljanja pokazuju ljudi s depresijom, shizofrenijom i bipolarnim poremećajem. Zato je pred znanstvenicima nov izazov: smisliti intervenciju koja bi očuvala proživljeno vrijeme i možda ga obogatila s još više detalja.

Marija HEFFER
Japanski se istraživački tim koristio optogenetikom

Japanski istraživački tim, predvođen Kaoruom Inokuchijem iz Tokija, otišao je korak dalje. Koristeći se optogenetikom, tehniku genetičkoga inženjeringa kojom se neuroni mogu paliti i gasiti uz pomoć svjetla određene valne duljine, uspjeli su ugasiti sve neurone koji se zajednički pale u vremenski bliskim događajima. To je posve razvezalo komadiće pamćenja.

Možda ste propustili...