Naukowcy z Mount Sinai dokonali przełomowego odkrycia dotyczącego mechanizmu w mózgu, który odpowiada za integrację wspomnień na przestrzeni czasu oraz doświadczeń osobistych. Zespół badaczy, którego wyniki zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature, wykazał, że nasze wspomnienia są stale aktualizowane i reorganizowane w mózgowych zespołach neuronowych na podstawie nowych, istotnych informacji. Odkrycie to ma ogromne znaczenie dla zrozumienia procesów adaptacyjnych w pamięci, takich jak wyciąganie wniosków przyczynowo-skutkowych, jak również procesów nieadaptacyjnych, m.in. tych związanych z zespołem stresu pourazowego (PTSD).
Przełomowe podejście do pamięci
Tradycyjnie uważano, że wspomnienia są formowane w trakcie początkowego uczenia się i pozostają stabilne w mózgowych zespołach neuronowych, co umożliwia nam ich późniejsze przywoływanie. Jednakże badania na modelach myszy wykazały, że ten pogląd nie uwzględnia elastyczności, z jaką nasz mózg może aktualizować wspomnienia na podstawie nowych informacji. Jak wyjaśnia Dr. Denise Cai, profesor nadzwyczajny neurobiologii w Icahn School of Medicine w Mount Sinai i główny autor badania, połączenie stabilności wspomnień z ich elastycznością jest kluczowe dla podejmowania codziennych decyzji i przewidywań w dynamicznym, zmieniającym się świecie.
Jak mózg aktualizuje wspomnienia?
Kluczowe pytanie, na które naukowcy starali się odpowiedzieć, dotyczyło tego, w jaki sposób nasz mózg dynamicznie aktualizuje wspomnienia, gdy napotkamy nowe informacje. W trakcie badań badano zachowanie i aktywność neuronową w hipokampie u dorosłych myszy. Zwierzęta były poddawane nowym doświadczeniom, po których następował okres odpoczynku (tzw. okres „offline”), a następnie przywoływały wspomnienia w kolejnych dniach. Naukowcy odkryli, że po każdym wydarzeniu mózg konsoliduje i stabilizuje wspomnienia poprzez ich ponowne odtwarzanie. Co ciekawe, po negatywnych doświadczeniach mózg nie tylko odtwarzał wspomnienia związane z tym wydarzeniem, ale także te sprzed kilku dni, próbując połączyć ze sobą powiązane wydarzenia. Oznacza to, że mózg łączy wspomnienia w sposób rozciągnięty w czasie.
Zaskakujące wyniki dotyczące negatywnych doświadczeń
W trakcie eksperymentu myszy były narażone na negatywne bodźce, takie jak szok elektryczny, w specyficznym środowisku. Naukowcy odkryli, że negatywne doświadczenia powodowały reaktywację nie tylko wspomnień związanych z tym wydarzeniem, ale także wcześniejszych, „neutralnych” wspomnień, takich jak przebywanie w bezpiecznym środowisku, gdzie szoku nie doświadczyły. Jak tłumaczy dr Cai, podczas okresu odpoczynku po negatywnym doświadczeniu, mózg myszy jednocześnie reaktywował zarówno wspomnienie negatywnego wydarzenia, jak i wcześniejszego, neutralnego wspomnienia, co prowadziło do ich integracji. Zjawisko to naukowcy nazwali koaktywacją zespołów neuronalnych, która stanowi mechanizm długotrwałego łączenia wspomnień w mózgu.
Rola snu w konsolidacji pamięci
Chociaż wcześniejsze badania sugerowały, że sen odgrywa kluczową rolę w przechowywaniu wspomnień, badania zespołu z Mount Sinai przyniosły nieoczekiwane rezultaty. Naukowcy odkryli, że proces łączenia wspomnień zachodził częściej, gdy myszy były świadome, a nie w trakcie snu. To odkrycie postawiło nowe pytania dotyczące odmiennych ról, jakie odgrywa czuwanie i sen w różnych procesach związanych z pamięcią.
Dodatkowo, badanie pokazało, że negatywne doświadczenia częściej łączyły się z wcześniejszymi wspomnieniami w sposób retrospektywny, niż tworzyły nowe powiązania „prospektywne”, czyli związane z przyszłymi wydarzeniami. Co więcej, bardziej intensywne negatywne wydarzenia były silniej powiązane z retrospektywnym łączeniem wspomnień.
Nowe perspektywy na pamięć
Odkrycie złożonego mechanizmu neuronalnego, który ułatwia integrację wspomnień, stanowi ogromny krok naprzód w zrozumieniu, jak działa nasza pamięć w rzeczywistym świecie. Wiemy teraz, że wspomnienia są nieustannie aktualizowane i przekształcane na podstawie kolejnych doświadczeń, co pozwala nam funkcjonować w dynamicznie zmieniającym się środowisku. Ta wiedza może mieć fundamentalne znaczenie zarówno dla zrozumienia procesów adaptacyjnych, jak i dla opracowania nowych terapii, które pomogą w leczeniu zaburzeń pamięci, takich jak zespół stresu pourazowego.
Źródło:
– Mount Sinai Health System
– Zaki, Y., et al. (2024). Offline ensemble co-reactivation links memories across days. Nature. doi.org/10.1038/s41586-024-08168-4
