când celebrul pacient neurologic Henry Molaison a avut hipocampul creierului secționat chirurgical pentru a trata convulsiile în 1953, înțelegerea științei despre memorie a primit din greșeală poate cel mai mare impuls vreodată. Molaison și-a pierdut capacitatea de a forma noi amintiri despre evenimente, iar amintirea sa despre orice s-a întâmplat în anul precedent a fost grav afectată. Alte tipuri de memorie, cum ar fi învățarea abilităților fizice, nu au fost afectate, sugerând că hipocampul se ocupă în mod specific de amintirea evenimentelor—cunoscute sub numele de amintiri „episodice”.cercetările ulterioare asupra altor pacienți cu leziuni hipocampice au confirmat că amintirile recente sunt mai afectate decât cele îndepărtate. Se pare că hipocampul oferă stocare temporară pentru informații noi, în timp ce alte zone pot gestiona memoria pe termen lung. Evenimentele pe care ulterior le putem aminti par a fi canalizate pentru o stocare mai permanentă în cortex (straturile exterioare ale creierului responsabile de funcții superioare, cum ar fi planificarea și rezolvarea problemelor). În cortex aceste amintiri se formează treptat, devenind integrate cu informații conexe pentru a construi cunoștințe durabile despre noi înșine și despre lume.
amintirile episodice care sunt destinate stocării pe termen lung se acumulează pentru a forma memoria „autobiografică” atât de esențială pentru simțul identității noastre. Neurologii știu multe despre modul în care se formează amintirile pe termen scurt în creier, dar procesele care stau la baza stocării pe termen lung nu sunt încă bine înțelese.un nou studiu publicat luna aceasta în Science, realizat de neurologul Susumu Tonegawa și un grup de colegi de la Centrul Riken–MIT pentru genetica circuitelor neuronale, oferă o perspectivă asupra a ceea ce se întâmplă în creier atunci când se formează o memorie pe termen lung, subliniind rolul critic al părții din față a cortexului. „Este cea mai detaliată analiză a circuitului contribuției cortexului prefrontal la recuperarea memoriei pe care o avem până în prezent”, spune neurologul Stephen Maren din Texas a&M University din College Station, care nu a fost implicat în lucrare.
noul studiu din grupul lui Tonegawa se bazează pe cercetări anterioare care demonstrează că amintirile episodice sunt reprezentate fizic în populațiile de celule din părți ale hipocampului. În aceste studii, cercetătorii au proiectat genetic șoareci, astfel încât anumiți neuroni să producă proteine sensibile la lumină. Activitățile electrice și chimice din neuroni ar putea fi apoi activate sau oprite de impulsuri de lumină livrate printr-un cablu de fibră optică implantat în craniul fiecărui șoarece, o tehnică cunoscută sub numele de optogenetică.șoarecii cu fir au primit un medicament care blochează producția de proteine sensibile la lumină. Scoaterea șoarecilor de pe medicament a permis celulelor care se aprind în timp ce explorau un nou mediu pentru a face proteinele, „etichetând” efectiv memoria pentru acel mediu. Aceste grupuri de celule, cunoscute sub numele de „Engrame” de memorie, ar putea fi apoi controlate cu fasciculele de fibră optică.
cu aceste instrumente în mână, anchetatorii au dat șoarecilor șocuri electrice la picioare în unele dintre incintele lor, dar nu și în altele. Șoarecii au înghețat atunci când au fost readuși într-un mediu în care au fost șocați anterior, indicând o „amintire a fricii.”Când cercetătorii au activat engramele, aceasta a invocat aceeași reacție înfricoșătoare. Aspectele emoționale ale amintirilor sunt stocate separat, într—o regiune numită amigdala-dar activarea engramei în hipocampus activează toate componentele legate, readucând memoria completă. Acest lucru este similar cu modul în care un sunet sau un miros poate declanșa o amintire expansivă a unei experiențe trecute din viața cuiva.
în noul studiu, cercetătorii au instruit șoarecii să asocieze o cușcă specifică cu șocurile piciorului. Apoi, memoria lor despre cele întâmplate a fost testată în zile diferite până la trei săptămâni mai târziu. Cercetătorii au etichetat celulele engram din cortex și apoi le-au activat cu lumină, determinând șoarecii să înghețe în medii în care nu au fost niciodată șocați. Echipa a descoperit că aceste Engrame corticale nu puteau fi activate de indicii naturali (fiind plasați înapoi în incintă unde au fost șocați) la două zile după antrenament, dar puteau fi activate de indicii naturali la 13 zile după aceea.
această constatare arată că, deși engramele corticale se formează imediat, ele sunt inițial în ceea ce Tonegawa numește o stare „tăcută”, ceea ce înseamnă că nu pot fi activate prin indicii naturale. Engramele se maturizează doar două săptămâni mai târziu într-o stare „activă”, în care pot răspunde la astfel de indicii. În schimb, celulele engramice hipocampale au fost activate prin indicii naturale în a doua zi după ce au primit un șoc de picior, dar nu în ziua 13—indicarea engramelor din hipocamp devine activă imediat, dar se estompează treptat într-o stare „tăcută”.cercetările lui Tonegawa indică existența unor sisteme de memorie complementare: unul permite formarea rapidă a memoriei, dar are o capacitate limitată și, prin urmare, trebuie să transmită informații care ar trebui păstrate unui alt sistem care are o durată mai lungă, dar cu acțiune mai lentă. Acest lucru eliberează spațiu în hipocampus care poate fi apoi reutilizat. „Există o diviziune a muncii. Hipocampul poate forma amintiri active foarte repede, în timp ce cortexul are grijă de stabilitatea pe termen lung”, explică Tonegawa. „Dacă nu aveți nevoie de memorie prelungită, hipocampul este suficient; dacă nu trebuie să formați rapid memoria activă, cortexul este suficient; dar le dorim pe amândouă.”
rezultatele ajută la clarificarea momentului și modului în care se formează amintirile corticale. O teorie anterioară susținea că informațiile sunt transferate încet în cortex, dar descoperirile lui Tonegawa susțin ideea alternativă că engramele corticale se formează imediat, dar au nevoie de timp pentru a se dezvolta. „Întrebarea cheie pe care această lucrare o rezolvă este dacă engramele de memorie se deplasează de la hipocamp la locurile de stocare corticală în timp sau sunt stabilite în cortex în timpul învățării și demascate pe măsură ce trece timpul”, spune Maren. „Aceasta este o dovadă puternică pentru acesta din urmă.”
echipa a arătat, de asemenea, că blocarea intrărilor către amigdala din hipocampus în timpul testării memoriei a afectat performanța memoriei pe termen scurt (testată în a doua și a opta zi)-dar nu memoria îndepărtată (testată în zilele 15 și 22)—în timp ce blocarea intrărilor către amigdala din cortex a arătat modelul opus. Cu alte cuvinte, engramele de memorie din amigdala au fost menținute pe tot parcursul și au fost necesare pentru amintirea amintirilor de frică—dar a existat o schimbare în ce regiune amigdala trebuia să fie conectată pentru ca memoria să funcționeze. „Celulele care permit unui șoarece să-și amintească frica de o amintire sunt menținute din ziua 1 până la trei săptămâni mai târziu”, spune Tonegawa. „Dar există un comutator în utilizarea conexiunilor: la trei săptămâni, când engrama hipocampului nu mai este activă, conectivitatea dintre engrama cortexului prefrontal și engrama amigdală permite animalului să-și amintească memoria fricii.”
studiul” oferă dovezi convingătoare despre locul și momentul în care neuronii specifici contribuie la o anumită formă de memorie într-un mod esențial în anumite momente în timpul și după învățare”, spune neurologul Howard Eichenbaum, directorul Centrului pentru memorie și creier de la Universitatea din Boston, care nu a făcut parte din cercetare. Chiar dacă este un tur de forță tehnic, lucrarea lasă câteva întrebări deschise: „studiul nu ne spune dacă există alte celule care sunt importante pentru acest tip de memorie sau ceva despre alte tipuri de memorie”, spune el. Cel mai important, adaugă el, ne spune doar că anumite celule, în unele regiuni în anumite momente, fac amintiri—nu modul în care contribuie la acest lucru. „Ce fel de procesare a informațiilor contribuie cortexul prefrontal”, spune el, ” care nu este esențial pentru învățare sau recuperare la scurt timp după, dar care devine esențial ceva timp mai târziu?”Fiecare regiune implicată are funcții diferite și procesează informațiile în moduri diferite. Niciunul nu este dedicat în mod special memoriei, care constă în urme lăsate în urmă pe măsură ce aceste sisteme neuronale procesează experiențele. Hipocampul, de exemplu, reprezintă informații spațiale folosind celule ” loc ” care mapează mediul, explicând potențial modul în care ar putea contribui la componenta „unde” a memoriei episodice. Nu este clar ce rol joacă procesarea cortexului prefrontal, dar eichenbaum speculează rolul său în organizarea și alegerea între alternative ar putea fi din ce în ce mai relevant pe măsură ce amintirile îmbătrânesc.
o imagine mai incisivă a modului în care funcționează memoria începe încet să apară și aceste noi descoperiri vor ajuta la propulsarea cercetărilor suplimentare în diferite tipuri de memorie.