Działanie pamięci, gdy myszy wykorzystują wibrysy do badania struktury przedmiotów
Celem finansowanego przez UE projektu AG-GF, wspieranego w ramach programu „Maria Skłodowska-Curie”, było odkrycie, w którym miejscu w korze zapisywane są informacje na potrzeby pamięci krótkotrwałej. „Dzięki genetycznym i technologicznym postępom w neuronauce byliśmy w stanie obrazować jednocześnie aktywność milionów neuronów rozmieszczonych w wielu różnych obszarach kory mózgowej”, wyjaśnia Ariel Gilad, koordynator projektu na Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie.
Pozostawanie w miejscu w przeciwieństwie do bycia w ruchu zmienia lokalizację pamięci
Monitorowano myszy, które wykorzystują wibrysy do rozróżniania dwóch różnych struktur, po czym przez kilka sekund przechowują takie informacje w pamięci krótkoterminowej. „Odkryliśmy zaskakującą rzecz. Pamięć krótkotrwała znajdowała się w dwóch różnych obszarach, albo w przedniej drugorzędowej korze ruchowej (M2), albo w nowo odkrytym obszarze w tylnej korze, który określiliśmy po prostu mianem obszaru P”, ujawnia Gilad. Okazuje się, że lokalizacja pamięci krótkotrwałej w dużej mierze zależy od samej myszy. W zadaniu tego rodzaju każda mysz wybiera inną strategię behawioralną, by rozwiązać zadanie. Niektóre przyjmują strategię aktywną, poruszając się i ruszając wibrysami w trakcie wykrywania. Inne z kolei przyjmują strategię bierną, siedząc w tym czasie nieruchomo. W przypadku myszy „hiper” pamięć krótkotrwała znajdowała się w M2. Jeśli zaś myszy siedziały nieruchomo, pamięć krótkotrwała znajdowała się nie w przedniej korze, ale w obszarze P. „Pamięć krótkotrwała nie jest powiązana tylko z jednym obszarem; jest elastyczna, w zależności od wewnętrznego stanu samej myszy”, wyjaśnia Gilad.
Obserwacja zachowania kluczem do odkrycia mechanizmu
W nauce na ogół pomija się indywidualne różnice. Na przykład średnia dla różnych zwierząt pokazuje pojedynczą wartość, która ma najlepiej odzwierciedlać daną populację. Gilad opowiada: „Przełom miał miejsce, gdy obserwowałem nagranie specjalnej myszy, która wykorzystywała różne strategie, aktywną i bierną, nawet z badania na badanie. Dopiero po powiązaniu każdego badania z odpowiadającą mu mapą aktywności w korze jasne stało się powiązanie pomiędzy stanem wewnętrznym myszy a lokalizacją pamięci krótkotrwałej”.
Przekładanie wyników na przyszłe badania
Naukowcy planują rozszerzyć obserwacje na wiele innych obszarów mózgu, takich jak obszary podkorowe i obszary kory w trudno dostępnych miejscach. „Zamierzam zbadać różne procesy poznawcze, takie jak percepcja, uczenie się i przetwarzanie zmysłowe – wszystkie one składają się na spójny intelekt”, dodaje Gilad. Obecnie możliwe jest obrazowanie określonych rodzajów komórek w całej korze, tak więc na przykład można zająć się komórkami należącymi do określonej warstwy kory mózgowej lub komórkami, które wstrzymują aktywność. Możliwe jest również oznaczanie komórek, które dokonują projekcji z jednego obszaru na drugi, a tym samym rozpoczęcie mapowania powiązań pomiędzy różnymi obszarami, aby lepiej zrozumieć mózg jako sieć. Mózg to dynamiczny i elastyczny twór biorący udział w stale zmieniających się interakcjach pomiędzy światem wewnętrznym a światem zewnętrznym. Gilad opowiada, czego badacze nauczyli się od myszy z projektu AG-GF: „Żadne dwa mózgi na Ziemi nie są podobne. Dlatego też nasze badania naukowe muszą zakładać podobną elastyczność i dynamiczny charakter. Musimy zachowywać otwarty umysł, podkreślając zmienność i niejednoznaczność procesów poznawczych”.
Słowa kluczowe
AG-GF, kora mózgowa, pamięć krótkotrwała, myszy, aktywność, wibrysy, neuronauka, bierna, lokalizacja pamięci