Πώς καταφέρνει ο εγκέφαλος να μαθαίνει συνεχώς καινούργια πράγματα χωρίς να «σβήνει» όσα ήδη γνωρίζει; Το ερώτημα αυτό απασχολεί εδώ και χρόνια τους νευροεπιστήμονες και μια νέα μελέτη έρχεται να προσθέσει ένα σημαντικό κομμάτι στο παζλ.
Ερευνητές από την Ισπανία εντόπισαν έναν μηχανισμό στον ιππόκαμπο, ο οποίος φαίνεται να βοηθά τον εγκέφαλο να διαχειρίζεται τη λεπτή ισορροπία ανάμεσα στη σταθερότητα των παλιών αναμνήσεων και την ευελιξία που απαιτείται για την αποθήκευση νέων εμπειριών.
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια και δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό PLOS Biology. Στο επίκεντρο βρέθηκαν συγκεκριμένα ανασταλτικά νευρικά κύτταρα της οδοντωτής έλικας, μιας περιοχής του ιππόκαμπου που συμμετέχει στη διαδικασία σχηματισμού και διαχείρισης των αναμνήσεων.
Όταν μια νέα εμπειρία έρχεται να προστεθεί στις παλιές
Η μνήμη δεν λειτουργεί σαν ένας σκληρός δίσκος στον οποίο κάθε νέα πληροφορία αποθηκεύεται ανεξάρτητα. Ο εγκέφαλος καλείται συνεχώς να ενσωματώνει καινούργιες εμπειρίες, χωρίς αυτές να μπερδεύονται με προηγούμενες παρόμοιες αναμνήσεις.
Για παράδειγμα, μπορούμε να θυμόμαστε ένα γνώριμο μέρος όπως ήταν πριν από μια ανακαίνιση, να αναγνωρίζουμε τις αλλαγές που έγιναν και ταυτόχρονα να γνωρίζουμε τη σημερινή του μορφή. Το γεγονός ότι οι νέες πληροφορίες δεν αντικαθιστούν πλήρως τις παλιές δείχνει πόσο σύνθετη είναι η λειτουργία της μνήμης.
Οι επιστήμονες θέλησαν να διαπιστώσουν ποιος μηχανισμός επιτρέπει στον εγκέφαλο να διατηρεί αυτή την ισορροπία.
Στο επίκεντρο ο ιππόκαμπος
Η ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών, κοινού ερευνητικού κέντρου του ισπανικού CSIC και του Πανεπιστημίου Μιγκέλ Ερνάντεθ, εξέτασε ειδικά την οδοντωτή έλικα του ιππόκαμπου.
Στην περιοχή αυτή υπάρχουν ανασταλτικοί νευρώνες, οι οποίοι λειτουργούν σαν ένα είδος «φρένου» για τη δραστηριότητα του νευρωνικού κυκλώματος.
Οι ερευνητές τροποποίησαν πειραματικά τη λειτουργία συγκεκριμένων κυττάρων την ώρα που τα ποντίκια μάθαιναν καινούργιες πληροφορίες. Στη συνέχεια εξέτασαν κατά πόσο τα ζώα μπορούσαν να αναγνωρίσουν μικρές αλλαγές στο περιβάλλον τους.
Τα αποτελέσματα ήταν ιδιαίτερα ενδιαφέροντα.
Όταν η ανασταλτική δραστηριότητα μειώθηκε, τα ποντίκια μπορούσαν να εντοπίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια μικρές διαφοροποιήσεις. Για παράδειγμα, ήταν καλύτερα σε θέση να αντιληφθούν ότι ένα αντικείμενο είχε μετακινηθεί.
Με άλλα λόγια, η χαμηλότερη αναστολή φάνηκε να συνδέεται με πιο λεπτομερή ανάκτηση των αναμνήσεων.
Περισσότερο «φρένο», πιο σταθερές αναμνήσεις
Όταν, αντίθετα, οι ερευνητές αύξησαν την ανασταλτική δραστηριότητα, παρατηρήθηκε διαφορετική συμπεριφορά.
Τα ποντίκια δυσκολεύονταν περισσότερο να εντοπίσουν πολύ μικρές διαφορές, όμως οι ήδη σχηματισμένες μνημονικές αναπαραστάσεις εμφανίζονταν πιο ανθεκτικές στις αλλαγές και στις παρεμβολές.
Το εύρημα αυτό υποδεικνύει ότι ο εγκέφαλος δεν επιδιώκει πάντοτε τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια. Αντίθετα, φαίνεται να προσαρμόζει τη λειτουργία του ανάλογα με τις απαιτήσεις που έχει να αντιμετωπίσει.
Η «σωστή» λειτουργία εξαρτάται από τις πληροφορίες
Ένα ακόμη σημαντικό στοιχείο της έρευνας προέκυψε από τη χρήση υπολογιστικού μοντέλου.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι δεν υπάρχει ένα μοναδικό επίπεδο αναστολής που να είναι ιδανικό σε κάθε κατάσταση.
Όταν οι πληροφορίες που πρέπει να διαχειριστεί ο εγκέφαλος είναι περιορισμένες, η χαμηλότερη αναστολή μπορεί να βοηθά στην αναγνώριση λεπτών διαφορών ανάμεσα σε παρόμοιες εμπειρίες.
Όταν όμως ο όγκος των πληροφοριών αυξάνεται, η ίδια κατάσταση μπορεί να έχει αντίθετες συνέπειες, καθώς οι νέες εμπειρίες είναι πιθανότερο να επηρεάσουν ή να «παρεμβληθούν» στις ήδη αποθηκευμένες αναμνήσεις.
Σε αυτές τις συνθήκες, η ισχυρότερη αναστολή φαίνεται να λειτουργεί προστατευτικά, προσφέροντας μεγαλύτερη σταθερότητα στη μνήμη.
Η μνήμη είναι ένα δυναμικό σύστημα
Τα ευρήματα ενισχύουν την άποψη ότι η μνήμη δεν αποτελεί μια στατική αποθήκη όπου οι πληροφορίες παραμένουν αναλλοίωτες.
Αντίθετα, πρόκειται για ένα δυναμικό και προσαρμοστικό σύστημα, το οποίο πρέπει διαρκώς να αποφασίζει τι θα ενσωματώσει, τι θα διατηρήσει και πώς θα προστατεύσει τις υπάρχουσες πληροφορίες.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα ανασταλτικά κυκλώματα της οδοντωτής έλικας μπορεί να επιτρέπουν στον ιππόκαμπο να μετακινείται ανάμεσα σε δύο διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας.
Η μία ευνοεί την ευαισθησία στις αλλαγές και την αποθήκευση νέων πληροφοριών, ενώ η άλλη ενισχύει τη σταθερότητα των ήδη σχηματισμένων αναμνήσεων.
Παρά τη σημασία των αποτελεσμάτων, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι παραμένουν αρκετά ερωτήματα.
Δεν έχει ακόμη αποσαφηνιστεί ποια ακριβώς σήματα ενεργοποιούν ή περιορίζουν αυτή την ανασταλτική δραστηριότητα κάτω από φυσιολογικές συνθήκες, ούτε πότε ακριβώς ο εγκέφαλος επιλέγει να περάσει από τη μία λειτουργική κατάσταση στην άλλη.
Επιπλέον, καθώς τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε ποντίκια, τα συμπεράσματα δεν μπορούν να μεταφερθούν αυτομάτως στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Η μελέτη προσφέρει, ωστόσο, ένα ενδιαφέρον νέο μοντέλο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο ιππόκαμπος μπορεί να διαχειρίζεται ένα από τα βασικότερα προβλήματα της μάθησης: πώς να δεχόμαστε το καινούργιο χωρίς να χάνουμε το παλιό.
