Μερικές από τις αγαπημένες αναμνήσεις μας αρχίζουν με μια απλή σύναψη: το χαμογελαστό πρόσωπο κάποιου, συνδεδεμένο για πάντα με τον τόπο που συναντηθήκαμε για πρώτη φορά.
Δυστυχώς, αυτές οι αναμνήσεις -μνήμες που κωδικοποιούν τα γεγονότα της ζωής μας- συχνά διαβρώνονται στις νευρολογικές διαταραχές όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ ή σε μια τραυματική εγκεφαλική βλάβη.
Χωρίς την αξιοποίηση του βασικού νευρικού κώδικα που κρύβεται πίσω από αυτές τις συνάψεις, οι επιστήμονες έχουν περιορισμένους τρόπους που μπορούν να βοηθήσουν τους ανθρώπους που πάσχουν από απώλειες μνήμης.
Ωστόσο, χάρη σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο τεύχος Ιουλίου του Neuron, είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση του πως οι εγκέφαλοί μας τοποθετούν τους ανθρώπους που γνωρίζουμε σε ένα ευρύτερο πλαίσιο της μνήμης.
Η απάντηση βρίσκεται σε μια χούφτα μεμονωμένων νευρώνων στο μέσο κροταφικό λοβό (MTL), οι οποίοι ενεργοποιούνται γρήγορα κατά την ακριβή στιγμή που κάποιος μαθαίνει μια νέα σχέση μεταξύ ενός ατόμου και ενός τόπου.
Η ιστορία άρχισε πριν από μια δεκαετία, όταν ο συντάκτης της μελέτης, Δρ Itzhak Fried, και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ένα περίεργο είδος νευρώνα κατά την καταγραφή του MTL των ασθενών που πάσχουν από εξουθενωτικές επιληπτικές κρίσεις.
Αυτοί οι ασθενείς έχουν εμφυτευμένα ηλεκτρόδια μέσα στους εγκεφάλους τους για να βοηθήσουν τους χειρουργούς να εντοπίζουν την πηγή της επιληπτικής δραστηριότητας, ενώ διατηρούνται εν συνείδηση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
Το πως οι νευρώνες συνδέουν διακριτές έννοιες για να σχηματίσουν συνάψεις παραμένει ένα μυστήριο.
Έτσι, σε αυτή τη νέα μελέτη, οι ερευνητές δημιούργησαν μια κατάσταση που μιμείται “τη συνάντηση με κάποιον σε ένα συγκεκριμένο τόπο”, κάτι που είναι πολύ κοινό στις αναμνήσεις.
Η ομάδα στρατολόγησε 14 επιληπτικούς ασθενείς που υποβλήθηκαν σε διερευνητική χειρουργική επέμβαση και κατέγραψε τη δραστηριότητα πάνω από 600 μεμονωμένων νευρώνων στο MTL τους, όσο οι ασθενείς παρατηρούσαν εικόνες προσώπων, που περιλάμβαναν τους αγαπημένους τους και τον ηθοποιό Κλιντ Ίστγουντ, καθώς και φωτογραφίες από διάσημα αξιοθέατα όπως τον πύργο του Άιφελ.
Με την καταγραφή των μεμονωμένων νευρώνων, οι ερευνητές ήταν σε θέση να επικεντρωθούν σε εκείνους τους νευρώνες που ανταποκρίθηκαν σε τουλάχιστον μία εικόνα.
Μετά οι ερευνητές ενσωμάτωσαν ψηφιακά μια εικόνα στην οποία ανταποκρίθηκε ενας νευρώνας -π.χ. του Κλιντ Ίστγουντ- σε ένα ορόσημο που ο νευρώνας είχε αγνοήσει, όπως τον πύργο του Άιφελ, και ζήτησαν από τους ασθενείς να θυμηθούν τη σύνδεση.
Το εκπληκτικό ήταν ότι μετά από μία και μόνο παρουσίαση μιας σύνθετης εικόνας, οι νευρώνες που προηγουμένως είχαν ανταποκριθεί μόνο σε ένα ερέθισμα (Κλιντ Ίστγουντ) σχεδόν τριπλασίασαν τον ρυθμό ενεργοποίησης κατά την έκθεση στη σύνθετη εικόνα (πύργο του Άιφελ). Η διαπίστωση αυτή ήταν αμφίδρομη. Στους νευρώνες που είχαν ανταποκριθεί στο ορόσημο, επίσης, άρχισε η ανταπόκριση σε μια αντιστοιχία με το πρόσωπο. Είναι σαν αυτό που συμβαίνει στην πραγματική ζωή, χρειάζεται μόνο μία συνάντηση για να σχηματιστεί μια σύνδεση.
Χρησιμοποιώντας μαθηματικά μοντέλα, οι επιστήμονες εντόπισαν τη στιγμή που οι νευρώνες επιτάχυναν τον συντονισμό τους και διαπίστωσαν πως αυτή είχε άμεση σχέση με την ακριβή στιγμή της εκμάθησης. Αυτό δημιούργησε μια συναρπαστική εικόνα για το πώς μεμονωμένοι νευρώνες -τα στοιχεία της επεξεργασίας πληροφοριών στον εγκέφαλο- πραγματοποιούν την έναρξη μιας νέας σύναψης.
Αλλά τα συμπεράσματα δεν σταματάνε μόνο στους συγκεκριμένους νευρώνες. Αν και η μελέτη αυτή είναι μόνο η βασική έρευνα, είναι επίσης ένα πρώτο βήμα για την ανάλυση του νευρωνικού κώδικα που κρύβεται πίσω από την δημιουργία της μνήμης.
Θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες ιδέες σχετικά με τη χωρητικότητα της μνήμης και πώς επιδεινώνεται σε ασθενείς με ανοία, με πιθανές συνέπειες στον τομέα της νευροπροσθετικής. Για παράδειγμα, η τεχνητή ενεργοποίηση μια σύναψης μέσω ενός νευρώνα, μπορεί να προκαλέσει την πλήρη ανάκληση της εν λόγω μνήμης στον άνθρωπο. Η ιδέα δεν είναι τόσο τρελή όσο ακούγεται. Οι επιστήμονες έχουν ήδη αποδείξει πως λειτουργεί στα ζώα.
Ενώ ακόμα είναι πολύ νωρίς, όμως ο Fried πιστεύει ότι τα αποτελέσματα από τη μελέτη αυτή θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο για την ανάπτυξη καλύτερων διασυνδέσεων για τον συγχρονισμό μηχανικών εμφυτεύματων με τον ανθρώπινο εγκέφαλο και μια μέρα να βοηθήσει όσους πάσχουν από εγκεφαλικές διαταραχές που σχετίζονται με τη μνήμη.
