Powiązanie mechanizmu powstawania pamięci z zachowaniem
Mózg nie tylko przechowuje wspomnienia, ale może również do nich sięgać, by odpowiednio pokierować zachowaniem. Na przykład, kiedy spotykamy dawno niewidzianą osobę, której wygląd w międzyczasie się zmienił, mózg sięga do starych wspomnień, tworząc jednocześnie nowe. Pamięć powstaje w hipokampie, złożonej strukturze mózgu znajdującej się w płacie skroniowym. Stanowi on część układu limbicznego – grupy struktur biorących udział w przetwarzaniu i regulowaniu emocji oraz wspomnień. Uszkodzenie hipokampa skutkuje utratą zdolności do tworzenia się nowych wspomnień.
Jak proces tworzenia się odrębnych wspomnień wpływa na decyzje dotyczące zachowania
W hipokampie zachodzi integracja bodźców czuciowych przy udziale układów odpowiedzialnych za zmysł wzroku, słuchu, dotyku i węchu. Na tej podstawie tworzą się wspomnienia osadzone w kontekście, które wiążą zdarzenie z miejscem, czasem i emocjami. Jednak mechanizm odpowiedzialny za kodowanie wspomnień i ich wykorzystywanie do celów podjęcia decyzji o zachowaniu pozostaje niejasny. Celem projektu FindMEMO było wyjaśnienie mechanizmu, w ramach którego na podstawie podobnych bodźców w hipokampie tworzą się i są przechowywane odrębne wspomnienia. Badanie było realizowane przy wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA) i łączyło techniki z zakresu obrazowania i behawiorystyki w celu zbadania aktywności neuronalnej u myszy. W ramach doświadczeń zespół wykorzystał mikroskop dwufotonowy, technikę umożliwiającą monitorowanie aktywności pojedynczych neuronów w głębokich warstwach mózgu myszy. Myszy wykorzystane do eksperymentów zostały wytresowane tak, by nawigowały w środowisku rzeczywistości wirtualnej i wykrywały w nim niewielkie zmiany. Były za to nagradzane przysmakiem w momencie, gdy na swojej drodze wzdłuż wirtualnego toru zatrzymywały się przy wyróżnionych punktach. „Nasze doświadczenia pozwoliły nam odnieść zachowanie do aktywności neuronalnej w różnych podregionach hipokampa”, wyjaśnia stypendystka MSCA prowadząca badanie, Manuela Allegra. Wyniki pokazały, że neurony w zakręcie zębatym hipokampa myszy, będącym punktem wejścia informacji do hipokampa, były aktywowane w odpowiedzi na niewielkie lub duże zmiany w środowisku wirtualnym. Dla porównania, aktywacja neuronów w CA1 – w regionie hipokampa, z którego wychodzą informacje – zależała od stopnia różnic w środowisku związanych z kontekstem. To oznacza, że ta konkretna część hipokampa potrafi odróżniać od siebie cechy środowiska wirtualnego tylko jeśli różnice są wyraźne i na tej podstawie adaptować zachowanie.
Wpływ projektu FindMEMO
Twórcy projektu FindMEMO z powodzeniem powiązali zachowanie myszy z odpowiedzią neuronalną w strukturach hipokampa odpowiedzialnych za odbieranie i przekazywanie informacji. Z naukowego punktu widzenia, wyniki projektu dostarczyły fundamentalnych wniosków na temat mechanizmów powstawania pamięci, podkreślając wyraźnie rolę różnych regionów hipokampa. Pomogły również w rozpoznaniu obwodów neuronalnych w hipokampie biorących udział w kodowaniu wspomnień i ich przywoływaniu. Hipokamp jest jedną z tych struktur, które ulegają uszkodzeniu w chorobie Alzheimera, a zaburzenia w jego obrębie prawdopodobnie są przyczyną problemów z pamięcią u pacjentów. Zdaniem Allegry, „Wyniki projektu FindMEMO mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia zaburzeń neurorozwojowych i neurodegeneracyjnych”.
Słowa kluczowe
FindMEMO, hipokamp, powstawanie pamięci, zachowanie, zakręt zębaty, CA1, aktywność neuronalna
