Οι αναμνήσεις από μέρη «παρασύρονται» στον εγκέφαλο καθώς μεταφέρονται από διαφορετικά σύνολα νευρώνων με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με μια νέα μελέτη σε ποντίκια.

Ιστορικά, οι νευροεπιστήμονες πίστευαν ότι οι αναμνήσεις τοποθεσιών και χαρακτηριστικών του άμεσου περιβάλλοντός μας κωδικοποιούνταν από συγκεκριμένα «κύτταρα τόπου ». Αυτά τα κύτταρα τόπου, που βρίσκονται σε ένα βασικό κέντρο μνήμης που ονομάζεται ιππόκαμπος , φωτίζονται όταν ένα θηλαστικό εισέρχεται στο συγκεκριμένο περιβάλλον στο οποίο αντιστοιχεί – ας πούμε, η πόρτα ενός σπιτιού ή ένας καταρράκτης σε ένα μονοπάτι πεζοπορίας. Η ενεργοποίηση αυτών των κυττάρων τόπου λειτουργούσε ως ένα είδος χάρτη στον εγκέφαλο, κωδικοποιώντας διαρκείς αναμνήσεις συγκεκριμένων τοποθεσιών, καθώς και επιτρέποντας την πλοήγηση.

«Επιστρέφοντας στις δεκαετίες του 1960 και του 1970, ουσιαστικά πιστεύαμε ότι οι [χωρικές] μνήμες κωδικοποιούνταν από συγκεκριμένους νευρώνες στον εγκέφαλο», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Ντάνιελ Ντόμπεκ , καθηγητής και κύριος ερευνητής νευροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο Northwestern. «Αυτή ήταν η σκέψη για πιθανώς 30, 40 χρόνια — μέχρι πριν από περίπου 10 χρόνια».

Το 2013, μια δημοσίευση στο περιοδικό Nature Neuroscience προκάλεσε κάποια διαμάχη και «έκπληξε όλους», είπε ο Dombeck. Η μελέτη χρησιμοποίησε νεότερες τεχνικές για να διερευνήσει τα κύτταρα στον ιππόκαμπο του ποντικού, αποκαλύπτοντας ότι η αναπαράσταση των θέσεων στον εγκέφαλο δεν ήταν τόσο συνεπής όσο πιστευόταν κάποτε. Ορισμένα κύτταρα επανενεργοποιούνταν σταθερά όταν τα ποντίκια επέστρεφαν σε έναν λαβύρινθο ξανά και ξανά, αλλά συνολικά, η ομάδα των ενεργών νευρώνων παρουσίαζε διακυμάνσεις. Αντί να αποτελούν έναν στατικό «νοητικό χάρτη», αυτές οι χωρικές αναπαραστάσεις άλλαξαν κατά τη διάρκεια του πειράματος που διήρκεσε εβδομάδες.

Αυτό το φαινόμενο έγινε γνωστό ως «μετατόπιση της αναπαράστασης του ιππόκαμπου», αλλά η ιδέα συνάντησε κάποιες αντιδράσεις. Μερικοί επιστήμονες αναρωτήθηκαν αν οι μεταβολές στην εγκεφαλική δραστηριότητα σχετίζονταν στην πραγματικότητα με αλλαγές στο περιβάλλον των ποντικών – ίσως οι μυρωδιές ή οι ήχοι στον λαβύρινθο διέφεραν μεταξύ των γύρων του πειράματος ή τα τρωκτικά κινούνταν μέσα στον λαβύρινθο πιο αργά ή πιο γρήγορα σε έναν δεδομένο γύρο.

Στη νέα τους μελέτη, που δημοσιεύτηκε την Τετάρτη (23 Ιουλίου) στο περιοδικό Nature, ο Dombeck και η ομάδα του ξεκίνησαν να ελέγχουν αυτές τις άστατες μεταβλητές και το έκαναν χρησιμοποιώντας εικονική πραγματικότητα και έναν μικροσκοπικό διάδρομο.

Σε κάθε γύρο του πειράματος, τα ποντίκια τοποθετούνταν σε έναν διάδρομο που περιβαλλόταν από οθόνες. Παρόμοια με ένα χειριστήριο βιντεοπαιχνιδιών, ο διάδρομος λειτουργούσε ως αγωγός για τα ποντίκια ώστε να εξερευνήσουν έναν εικονικό λαβύρινθο, ο οποίος ήταν ακριβώς ο ίδιος κάθε φορά. Η ομάδα μπορούσε στη συνέχεια να συγκρίνει απευθείας τις δοκιμές όπου τα ποντίκια έτρεχαν με την ίδια ταχύτητα, εξαλείφοντας έτσι αυτή τη μεταβλητότητα.

Επιπλέον, τοποθετήθηκε ένας κώνος πάνω από τη μύτη κάθε τρωκτικού για να διοχετεύεται το ίδιο άρωμα σε κάθε γύρο, και αναπαρήχθη λευκός θόρυβος στο παρασκήνιο για να ομαλοποιηθεί το ακουστικό τοπίο.

Καθώς τα ποντίκια πλοηγούνταν στον εικονικό λαβύρινθο, οι ερευνητές παρακολουθούσαν τη δραστηριότητα των ιπποκαμπικών κυττάρων τους σε πραγματικό χρόνο. Το έκαναν αυτό ανοίγοντας ένα φυσικό παράθυρο στον εγκέφαλο και εισάγοντας μια ουσία που έλαμπε όταν ενεργοποιούνταν τα εγκεφαλικά κύτταρα. Στη συνέχεια, μπορούσαν να παρακολουθούν αυτή τη λάμψη με μικροσκόπιο. Αυτή η ρύθμιση δεν περιορίζει τη μακροζωία των εργαστηριακών ποντικών, επομένως μπορούσαν να εκτελούν το πείραμα ξανά και ξανά κατά τη διάρκεια της μελέτης, σημείωσε ο Dombeck.

Ελέγχοντας το περιβάλλον τόσο αυστηρά, «ήμουν σίγουρος ότι θα μειώναμε αυτή την αναπαραστατική απόκλιση», είπε στο Live Science. «Ήμουν σίγουρος ότι η μνήμη θα φαινόταν πιο σταθερή με την πάροδο των ημερών – και αυτό δεν διαπιστώσαμε».

Η ομάδα παρατήρησε ότι μόνο ένα μικρό υποσύνολο κυττάρων – περίπου το 5% έως 10% αυτών που καταγράφηκαν – συμπεριφέρθηκε σαν συμβατικά κύτταρα θέσης, φωτίζοντας σταθερά σε κάθε γύρο. Αυτά τα σταθερά κύτταρα ήταν επίσης τα πιο διεγερτικά συνολικά, πράγμα που σημαίνει ότι ήταν πιο πιθανό να πυροδοτηθούν ως απόκριση σε ένα ερέθισμα. Στην πραγματικότητα, η ομάδα μπορούσε να προβλέψει ποια κύτταρα ήταν λιγότερο πιθανό να μετατοπιστούν με βάση το επίπεδο διεγερσιμότητάς τους. Εν τω μεταξύ, τα λιγότερο διεγερτικά κύτταρα ήταν πολύ πιο επιρρεπή σε μετατόπιση.

Γιατί συμβαίνει, λοιπόν, αυτή η μετατόπιση; «Μπορεί να είναι ένας μηχανισμός που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος για να διαχωρίσει πολύ παρόμοιες εμπειρίες σε διακριτές μεμονωμένες αναμνήσεις, ώστε να μπορούμε να τις έχουμε πρόσβαση ξεχωριστά αργότερα», πρότεινε ο Ντόμπεκ. Έτσι, παρόλο που μπορεί να επιστρέφετε σε ένα μέρος επανειλημμένα – στην εργασία, στο σχολείο ή σε ένα αγαπημένο πάρκο – μπορείτε παρόλα αυτά να διακρίνετε αυτές τις διαφορετικές επισκέψεις στο μυαλό σας.

Με άλλα λόγια, η μετατόπιση μπορεί να είναι ένας τρόπος για τον εγκέφαλο να παρακολουθεί το πέρασμα του χρόνου, είπε.

Ο Ντόμπεκ υποψιάζεται ότι αυτός ο τύπος μετατόπισης επηρεάζει γενικά τις επεισοδιακές μνήμες , οι οποίες αφορούν συγκεκριμένες προσωπικές εμπειρίες που έλαβαν χώρα σε συγκεκριμένες τοποθεσίες και χρονικές στιγμές. Άλλοι τύποι μνήμης – όπως η κινητική, σχετικά με τις κινητικές δεξιότητες – μπορεί να αναπαρίστανται διαφορετικά στον εγκέφαλο.

Η μελέτη είχε μερικούς περιορισμούς. Καταρχάς, η προσέγγιση καταγραφής του εγκεφάλου που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη κατέγραψε μόνο ένα κλάσμα των κυττάρων στον ιππόκαμπο του ποντικιού – ίσως το 1% των εκατοντάδων χιλιάδων νευρώνων του. Ωστόσο, με βάση προηγούμενες μελέτες, η ομάδα υποψιάζεται ότι παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν σε όλο τον ιππόκαμπο.

Επιπλέον, η έρευνα σε ποντίκια δεν είναι εγγυημένη ότι θα εφαρμοστεί και στους ανθρώπους. Ωστόσο, ο Dombeck είπε ότι περιμένει οι διαδικασίες που παρατηρήθηκαν σε αυτή τη μελέτη σε ποντίκια να είναι «αρκετά παρόμοιες» με εκείνες που εκτυλίσσονται στον ανθρώπινο ιππόκαμπο. Επειδή τα κύτταρα του ιππόκαμπου γίνονται λιγότερο διεγερτικά με την ηλικία, θα μπορούσε η μνήμη να επιδεινώνεται με την ηλικία εν μέρει επειδή αυτά τα λίγα σταθερά κύτταρα στον πυρήνα των αναμνήσεών μας χάνουν τη διεγερσιμότητα, πρότεινε ο Dombeck.

«Αν μπορούσαμε με κάποιο τρόπο να τροποποιήσουμε τη διεγερσιμότητα των νευρώνων μας ή να διατηρήσουμε αυτή τη διεγερσιμότητα με την πάροδο του χρόνου, πιθανότατα θα μπορούσαμε να διατηρήσουμε και τη μνήμη», ανέφερε ο Ντόμπεκ. Αλλά αυτή η ιδέα θα πρέπει να υποστηριχθεί με περαιτέρω έρευνα.