Μελετώντας πώς μαθαίνει ο υγιής εγκέφαλος, αποκαλύπτουμε θεμελιώδεις αρχές που θα μπορούσαν να έχουν εκτεταμένες επιπτώσεις.
Η Νούρι Τζέονγκ θυμάται το αίσθημα έκπληξης που ένιωσε κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού επιστροφής στη Νότια Κορέα, ενώ επισκεπτόταν τη γιαγιά της, η οποία πάλευε με τη νόσο Αλτσχάιμερ. «Δεν την είχα δει εδώ και έξι χρόνια, αλλά με αναγνώρισε», είπε η Τζέονγκ, πρώην μεταπτυχιακή ερευνήτρια στο εργαστήριο της Άναμπελ Σίνγκερ στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής Wallace H. Coulter στο Georgia Tech και στο Πανεπιστήμιο Emory.
«Δεν το περίμενα αυτό. Παρόλο που η γιαγιά μου δυσκολευόταν να θυμηθεί άλλα μέλη της οικογένειας που έβλεπε συνέχεια, με κάποιο τρόπο με θυμόταν», πρόσθεσε η Τζέονγκ. «Με έκανε να αναρωτηθώ πώς ο εγκέφαλος διακρίνει μεταξύ οικείων και νέων εμπειριών». Αυτή η εμπειρία ενέπνευσε την Τζέονγκ να ξεκινήσει μια εις βάθος εξερεύνηση της χωρικής μάθησης και μνήμης, η οποία οδήγησε σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτόν τον μήνα στο περιοδικό Nature.
Στο άρθρο τους, η Τζέονγκ, η Σίνγκερ και μια ομάδα ερευνητών του Georgia Tech εξηγούν πώς ο εγκέφαλος μαθαίνει και θυμάται γρήγορα σημαντικές τοποθεσίες. «Ο εγκέφαλος βασίζεται στη χωρική μάθηση για να πλοηγηθεί στον κόσμο, είτε πρόκειται για την εύρεση μιας συντόμευσης μέσα από μια νέα γειτονιά είτε για την ανάμνηση του πού παρκάρατε το αυτοκίνητό σας», δήλωσε ο Jeong, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Ανοίγοντας τον δρόμο για τη μάθηση
Οι περισσότερες έρευνες επικεντρώνονται στους διεγερτικούς νευρώνες στη χωρική μάθηση. Ο Jeong, ο Singer και η ομάδα του ακολούθησαν μια διαφορετική κατεύθυνση, διερευνώντας τον κρίσιμο ρόλο της αναστολής. Συγκεκριμένα, η ομάδα εξέτασε τον ρόλο των ανασταλτικών νευρώνων που ονομάζονται ενδιάμεσοι νευρώνες παρβαλβουμίνης ή PVs, στον ιππόκαμπο – ένα μικρό μέρος του εγκεφάλου που βοηθά στη μάθηση, τη μνήμη και την χωρική πλοήγηση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν οι PVs μειώνουν τη δραστηριότητά τους, ανοίγει ο δρόμος για τους διεγερτικούς νευρώνες, οι οποίοι οδηγούν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου, να ενισχύσουν τους δεσμούς τους και να ενισχύσουν τη μάθηση.
«Σκεφτείτε τους PVs ως ένα είδος διακόπτη που εμποδίζει τα κυκλώματα του εγκεφάλου μας να τρεμοπαίζουν», δήλωσε ο Singer. «Αυτή η έρευνα δείχνει ότι η αναστολή δεν είναι στατική, αλλά παίζει πολύ πιο δυναμικό ρόλο στον τρόπο που μαθαίνουμε και θυμόμαστε. Δεν πρόκειται απλώς για το να βάλουμε φρένα για να κρατήσουμε τον εγκέφαλό μας υπό έλεγχο. Πρόκειται για τον ακριβή χρονισμό της απελευθέρωσης της αναστολής, ώστε ο εγκέφαλος να κωδικοποιεί γρήγορα σημαντικές πληροφορίες».
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την οπτογενετική – μια τεχνική για τον έλεγχο των νευρώνων με φως – για να χειραγωγήσουν τους ενδιάμεσους νευρώνες σε πραγματικό χρόνο. Παρακολούθησαν χιλιάδες νευρώνες στον εγκέφαλο του ποντικιού. Καθώς τα ζώα έτρεχαν μέσα από έναν λαβύρινθο εικονικής πραγματικότητας και μάθαιναν τη θέση μιας ανταμοιβής, οι PV μείωσαν τη δραστηριότητα πριν καν επιτευχθεί το βραβείο. Εν τω μεταξύ, όταν οι ερευνητές απέτρεψαν αυτή τη μείωση της αναστολής, τα ζώα απέτυχαν να μάθουν.
«Μας εξέπληξε το γεγονός ότι οι PV μείωσαν την πυροδότησή τους καθώς τα ζώα πλησίαζαν μια ζώνη ανταμοιβής που είχαν μάθει», είπε ο Σίνγκερ. «Η μείωση στην πραγματικότητα προέβλεψε την ανταμοιβή. Αυτό αμφισβητεί την παραδοσιακή ιδέα ότι η περισσότερη νευρωνική δραστηριότητα ισοδυναμεί πάντα με μάθηση».
Επιλεκτική αναστολή
Η έρευνα έχει πιθανές επιπτώσεις στην έρευνα για τη νόσο Αλτσχάιμερ, σύμφωνα με τον Σίνγκερ, επειδή η αναστολή είναι μειωμένη στην ασθένεια. Αυτή και η ομάδα της θέλουν να καταλάβουν γιατί. «Όταν σκεφτόμαστε τη νόσο Αλτσχάιμερ, συχνά σκεφτόμαστε έναν υπερδραστήριο εγκέφαλο», είπε. «Αλλά δεν είναι μόνο πρόβλημα όγκου. Είναι πρόβλημα χρόνου και τοποθεσίας. Εάν η αναστολή δεν μειώνεται στο σωστό σημείο τις σωστές στιγμές, ο εγκέφαλος μπορεί να δυσκολεύεται να σχηματίσει νέες μνήμες».
Τα ευρήματα της μελέτης έχουν πιθανές εφαρμογές για τη νόσο Αλτσχάιμερ, τις μαθησιακές δυσκολίες, ακόμη και τεχνικές για την ενίσχυση της μνήμης μέσω μη επεμβατικής εγκεφαλικής διέγερσης. «Μελετώντας πώς μαθαίνει ο υγιής εγκέφαλος, αποκαλύπτουμε θεμελιώδεις αρχές που θα μπορούσαν να έχουν εκτεταμένες επιπτώσεις», δήλωσε η Singer, η οποία σχεδιάζει να διερευνήσει πώς λειτουργούν οι PV σε μοντέλα ασθενειών, στο μέλλον. «Αν μπορούμε να εντοπίσουμε τι πάει στραβά σε αυτά τα κυκλώματα, ίσως βρούμε τρόπους να αποκαταστήσουμε την κανονική λειτουργία και να βελτιώσουμε τη χωρική μάθηση».
Για την Jeong, η έρευνα που εμπνεύστηκε από τη γιαγιά της παραμένει προσωπική. Πριν αποκτήσει το διδακτορικό της στη νευροεπιστήμη από το Emory το 2023, είχε ένα αυτοκινητιστικό ατύχημα που την άφησε πίσω για μερικούς μήνες. Είχε άφθονο χρόνο κατά τη διάρκεια της ανάρρωσής της για να σκεφτεί το μέλλον της. Τώρα χρησιμοποιεί την εμπειρία της στις νευροεπιστήμες ως εταιρική εκπαιδεύτρια και προσωπική προπονήτρια υπό την αιγίδα της εταιρείας της, Goals Unhindered.
«Αλλά η πρώτη μου αγάπη ήταν η έρευνα, και αυτή η μελέτη μου υπενθυμίζει ότι η αναστολή στον εγκέφαλο, όπως και οι αποτυχίες στη ζωή, δεν αφορά μόνο τη διακοπή της δραστηριότητας», είπε. «Πρόκειται για τη μάθηση και τη διαμόρφωση νέων αναμνήσεων, και για το πώς βρίσκουμε τον δρόμο μας στον κόσμο».
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube
