Creierul este responsabil pentru controlul majorității activităților corpului. Capacitățile sale de procesare a informațiilor sunt cele care ne permit să învățăm și este depozitul central al amintirilor. Dar cum se formează amintirile și unde sunt localizate în creier?
Deși neurologii au identificat diferite regiuni ale creierului în care sunt stocate amintirile, cum ar fi hipocampul, situat în mijlocul creierului, neocortexul din stratul superior al creierului și cerebelul de la baza craniului, încă nu au fost identificate structuri moleculare specifice din acele zone, implicate în formarea amintirilor și învățare.
Cercetările noastre sugerează că memoria ar putea fi localizată în membranele neuronilor.
SINAPSELE - RESPONSABILE PENTRU MEMORIE ȘI ÎNVĂȚARE
Neuronii sunt unitățile funcționale fundamentale ale creierului, concepuți pentru a transmite informații către alte celule, permițând organismului să funcționeze. Joncțiunea dintre doi neuroni, numită sinapsă, și chimia care are loc între sinapse, în spațiul numit „fantă sinaptică”, sunt responsabile de învățare și memorie.
La un nivel mai fundamental, sinapsa este formată din două membrane: una asociată cu neuronul presinaptic care transmite informații și una asociată cu neuronul postsinaptic care primește informații. Fiecare membrană este alcătuită dintr-un strat dublu lipidic care conține proteine și alte biomolecule.
Schimbările care au loc între aceste două membrane, cunoscute în mod obișnuit ca „plasticitate sinaptică”, reprezintă mecanismul principal de învățare și memorare. Acestea includ modificări ale cantităților de diferite proteine din membrane, precum și ale structurii membranelor în sine.
Plasticitatea sinaptică poate fi clasificată fie ca fiind pe termen scurt, care durează de la milisecunde la câteva minute, sau pe termen lung, care durează de la minute la ore sau mai mult. Procesele chimice care au loc între membranele presinaptice și postsinaptice (plasticitatea pe termen scurt) conduc în cele din urmă la plasticitatea sinaptică pe termen lung.
AMINTIRILE - POSIBIL STOCATE ÎN STRATUL DUBLU LIPIDIC AL MEMBRANEI NEURONILOR
Deoarece oamenii de știință cred că principalul mod în care creierul procesează și stochează informații este prin aceste modificări pe termen lung ale sinapselor, ne-am întrebat dacă memoria ar putea fi stocată în stratul dublu lipidic al membranei.
Am descoperit că expunerea unui model al unui strat dublu lipidic simplu la stimularea electrică - nu deosebită de stimularea utilizată în studiile asupra creierului - poate declanșa schimbări pe termen lung. Ceea ce a făcut acest rezultat unic a fost că am reușit să generăm modificări ale acestei membrane simple (fără proteinele neuronale asociate în mod obișnuit cu acesta). În plus, plasticitatea pe termen lung a persistat în modelul nostru timp de aproape 24 de ore, fără nicio stimulare electrică suplimentară. Acest lucru sugerează că membrana neuronală poate fi responsabilă pentru stocarea memoriei.
Cercetările noastre sprijină utilizarea stratului dublu lipidic ca model pentru înțelegerea bazei moleculare a memoriei biologice. Poate servi, de asemenea, ca platformă pentru calculul neuromorf, în care componentele de memorie ale unui computer sunt modelate după structura și funcția creierului uman.
În cele din urmă, stratul dublu lipidic poate fi, de asemenea, o potențială țintă terapeutică pentru a trata diferite afecțiuni neurologice. Identificarea locurilor și modului în care sunt stocate amintirile în creier nu numai că va revoluționa modul în care înțelegem învățarea și memoria, ci poate ghida și dezvoltarea de noi terapii pentru boli precum Alzheimer și Parkinson.
Autori:
John Katsaras - cercetător principal în sisteme biologice la Laboratorul Național Oak Ridge; profesor de fizică și astronomie, Universitatea din Tennessee.
Charles Patrick Collier - cercetător în materiale nanofazate, Universitatea din Tennessee.
Dima Bolmatov - profesor asistent, fizică, Universitatea din Tennessee.
Sursa: TheConversation
