Az emlékek őrei

Hol tárolódnak emlékeink? A szinapszisokban vagy esetleg máshol? És lehetséges törölni ezeket?

Az emlékek őrei

Az emlékezet tanulmányozása sok szempontból még mindig gyerekcipőben jár, az utóbbi években azonban újra népszerűségre tett szert egy régi teória, amely a kísérleti eredmények tükrében fontos lépést jelenthet a gondolkodás és a tanulás folyamatának megértése felé.

Laposférgek – darabokban

Az 1950-es években egy addig komoly tudományos eredményeket nem prezentáló pszichológus, a Michigani Egyetemen oktató James McConnell a Planaria nembe tartozó laposférgekkel kezdett kísérletezni. Az állatok nemcsak azért érdekelték a szakértőt, mert ahogy írta, „valódi szinaptikus típusú idegrendszerrel” rendelkeznek, hanem azért is, mert elképesztő mértékű regenerációra képesek. Megfelelő körülmények között egy ilyen férget akár 50 darabra is fel lehet aprítani, és a darabok mindegyike egy teljes, működő organizmussá regenerálódik.

Galéria megnyitása

Az első kísérletek során McConnell Pavlov módszereit alkalmazva tanította a férgeket, vagyis enyhe áramütést alkalmazott rajtuk, miközben villogó fényeket vetített eléjük. Egy idő után a férgek már a villódzó fény látványától is visszarettentek. Aztán valami egészen különös történt, amikor félbevágta az egyik ilyen, feltételes reflexet kialakító férget. A fejet hordozó darab új farokrészt növesztett, és kevéssé a várt módon megtartotta a betanítás emlékét. Ami viszont nagyon meglepő volt, hogy a farokrészből fejet regeneráló új féreg is emlékezett arra, hogy a villogó fénytől félni kell, mert azt rendszerint áramütés kíséri.

McConnel elmélete az volt ezzel kapcsolatban, hogy a fejetlen féreg a fejnövesztés során az emlékeket is újranövesztette.

Ennek kapcsán viszont rögtön az is felmerült a kutatóban, hogy vajon lehetséges-e az emlékek átvitele egy élőlényből egy másikba?

Emlékátültetés

Elképzelhető, hogy így van. Holger Hydén svéd neurobiológus az 1960-as években azzal a magyarázattal állt elő, hogy az emlékek az idegsejtekben tárolódnak, specifikusan a DNS és a fehérjeszintetizáló riboszómák között információt szállító RNS-ekben. McConnell érdeklődését felkeltette Hydén munkássága, és elkezdett kísérleteket tervezni egy feltételezett molekula, a memória-RNS megtalálására. Kutatásai során a feltételes reflexet kialakított laposférgek testdarabjait először betanítást nem kapott férgekre varrta, a próbálkozás azonban nem járt sikerrel, mert a graftok rendszerint visszautasította a gazdaszervezet.

Galéria megnyitása

Ezt követően a kutató a szövetátvitel egy különösebb módja, a kannibalisztikus bekebelezés felé fordult. A Planaria-férgek ugyanis, ha alkalom adódik, megeszik egymást, így McConnell összeturmixolt néhány betanított állatot, és ezek maradványait nem betanított férgekkel etette meg. Mivel a férgek emésztőrendszere nem képes a táplálék teljes lebontására, azt remélte, hogy az RNS egy része ilyen módon integrálódhat az azt megevő állatokba.

Mindenki megdöbbenésére a módszer működött, és a tanult társaikat megevő, nem betanított férgek félni kezdtek a villódzó fényektől. Az eredményt később más kísérletekkel is megerősítette, így a társaikat megevő, illetve egyenesen

a maradványokból kivont RNS-sel beinjektált férgek kapcsán is igazolta, hogy ezek trenírozás nélkül „megtanulták” hogyan tájékozódhatnak különféle labirintusokban.

Kétkedés és újjáéledés

McConnell munkássága azonban 1988-as nyugdíjazását követően kiesett a szakmai köztudatból, és eredményeit legfeljebb csak érdekességként emlegették. Ehhez hozzájárult, hogy a kísérletek során tapasztalt megfigyelések annyira hihetetlennek tűntek, hogy McConnell tudóstársainak többsége kételkedett azok helytállóságában.

Sokan úgy vélték például, hogy a laposférgeket, és általában a gerinctelen fajokat igazából nem lehet is trenírozni, és ez vitte félre az eredményeket.

Bár McConnell kísérleteit az említett okok miatt sokáig nem sokan igyekeztek megismételni, az utóbbi pár évben ez megváltozott. Amihez nagyban hozzájárultak az olyan innovatív kutatók, mint Michael Levin, a Tufts Egyetem végtagregenerációra szakosodott biológusa, aki sikeresen megismételte, modernizálta és automatizálta a labirintusos féregkísérleteket.

Galéria megnyitása

A szakértő ezen túl más érdekességeket is elért a laposférgekkel, például levágta egy állat farkát, majd bioelektromos jeleket közölve a sebbel elérte, hogy az egy másik fejet növesszen a farok helyére. Levin 15 féregdarabot a Nemzetközi Űrállomásra is felküldött, ahol érdekes módon az egyik darabból egy kétfejű féreg regenerálódott. Majd amikor ezt a férget a Földön ismét darabolni kezdték, a darabokból újabb kétfejű egyedek fejlődtek ki.

Szinaptikus kapcsolatok

David Glanzman, a Kaliforniai Egyetem neurobiológusa szintén McConnell új követői közé tartozik, és elődje emlékezettel kapcsolatos kutatásait igyekszik folytatni, csak éppen laposférgek helyett elsősorban egy furcsa puhatestű csoporttal, a tengeri nyulakkal (Aplysia) kísérletezik.

Glanzman 2015-ben az emlékezet tankönyvi elméletét kezdte tesztelni, amely szerint az emlékek a szinapszisokba, vagyis az idegsejtek közti kapcsolódásokba vannak kódolva. Kollégáival megkísérelték egy új emlék létrehozását, majd törlését olyan módon, hogy rendszeresen áramütéseket közöltek a tengeri nyulak szájnyúlványával, miközben azok testét egy adott ponton egy kis csővel érintették meg. A szakértők megállapították, hogy a betanítás nyomán szinaptikus kapcsolatok alakultak ki a tapintást érzőneuron és a puhatestű szájnyúlványának visszahúzását vezérlő mozgatóneuron között. Ebből a kutatók jogosan következtettek arra, hogy a betanítás emléke valóban a szinapszisokban tárolódhat.

Galéria megnyitása

A következő fázisban aztán Glanzman megpróbálta törölni az emléket a szinaptikus kapcsolatok felszámolásával, és ahogy azt várták, a tengeri nyulak a beavatkozást követően úgy viselkedtek, mint akik sosem tanulták meg, hogy a test egy ponton való érintésére visszahúzzák szájnyúlványukat. Ez ismét alátámasztotta az emlékezet szinaptikus teóriáját.

Aztán amikor Glanzman csapata egy „emlékeztető” áramütést közölt a puhatestűekkel, meglepődve tapasztalták, hogy a két kérdéses idegsejt között a korábbinál jóval gyorsabban ismét kialakultak kapcsolatok, ezek ráadásul kicsit máshogy alakultak, mint a korábbiak. A tengeri nyulak pedig ezt követően ismét emlékezni látszottak a korábban elfeledettnek hitt tanításra.

Epigenetikai elmélet

Ez viszont már egy másfajta emléktárolási módszer lehetőségét vetette fel, hiszen a megtanított ismeretek a jelek szerint átvészeltek egy jelentős szinaptikus átrendeződést, amely során egyes szinapszisok felszámolódtak, és később más szinapszisok képződtek a két idegsejt között. Glanzman számára ez azt sugallta, hogy az emlékek talán mégsem a szinapszisokban tárolódnak, hanem valahol máshol, ahonnan az idegsejti kapcsolatok megszűnése esetén sem tűnnek el.

Galéria megnyitása

De ha nem az szinapszisokba kódolódnak az emlékek, akkor vajon hol rejtőznek ezek? Glanzman egyelőre kevéssé ismert és elfogadott új elmélete szerint az idegsejtek sejtmagjában, ahol a DNS- és RNS-szekvenciák az élethez szükséges folyamatok kódját is őrzik. Bár a DNS maga rögzült és az élőlény élete során jobbára változatlan, a gének kifejeződését vezérlő epigenom folyamatosan változik. Ez teszi lehetővé, hogy alkalmazkodjunk az új körülményekhez, ami elengedhetetlen a túléléshez.

Glanzman ötlete az volt, hogy az emlékek talán szintén az epigenomban, illetve az annak működésében szerepet játszó RNS-ekben tárolódnak, és ennek kiderítésére újabb kísérleteket végzett. Kollégáival a tengeri nyulakat ezúttal egy két napos betanítás során arra edzették, hogy azokban hosszabb idejű legyen a szájnyúlvány visszahúzása az érintés nyomán. Ezt követően a kutatók felboncolták az állatokat, és idegsejtjeikből kivonták az emlékek formálódásában feltehetően szerepet játszó RNS-t, majd ezt nem betanított puhatestűekben fecskendezték be. Egy nap elteltével az új kísérleti állatokat is letesztelték, amelyek tökéletesen produkálták az általuk soha nem tanult feltételes reflexet. (A nem betanított tengeri nyulak RNS-e ugyanakkor nem váltott ki ilyen hatást.)

Glanzman mindezek alapján úgy véli, hogy a bár a szinapszisok létfontosságúak az emlék aktiváláshoz, maga az emlék a neuronok epigenomjában tárolódik.

Lepkék és hernyók

Douglas Blackiston, a Tufts Egyetem rovarkutatója nagyon hasonló következtetésekre jutott saját kísérletei nyomán. A szakértő arra volt kíváncsi, hogy a lepkék vajon emlékeznek-e hernyókként eltárolt emlékeikre. A kísérletek során etil-acetátot szagoltatott a hernyókkal, majd azokat enyhe áramütésnek tette ki, az állatok pedig így rövidesen félni kezdtek az etil-acetát illatától. Miután a hernyók bebábozódtak, majd a bábokból kikeltek a lepkék, a kutató és kollégái újra letesztelték az állatokat: és a felnőtt lepkék meglepő módon emlékeztek arra, hogy az etil-acetát illata nem jelent jót.

De hogyan lehetséges ez? A lepkék teljes átalakulása során a hernyó egész teste gyakorlatilag egy citoplazmatikus masszává olvad össze, mielőtt kialakulna a lepke. Elképesztő szintű átrendeződésről van szó, miközben egy tömzsi, mászó organizmusból egy kecses, repülő rovar lesz. Ennek során pedig nemcsak a test, de az agy is teljesen áthuzalódik.

Bár azt meglehetősen nehéz tanulmányozni, hogy mi történik a bebábozódás során, a vonatkozó kutatásokból annyi kiderült, hogy az agyi struktúrák között vannak olyan apró részek, amelyek gyakorlatilag változatlanok maradnak. Ilyen a szaglásban résztvevő rendszer egy része is, a szagélmény megmaradása azonban így is nagyon rejtélyes. Az átrendeződés ugyanis valóban nagyon jelentős, bár lehetséges, hogy nem egy egynemű masszaként, hanem inkább egy darabos keverékként kell elképzelnünk azt az alapot, amelyből a lepke kialakul.

Galéria megnyitása

Ebben a darabos keverékben azonban az idegsejti kapcsolatok gyakorlatilag teljesen felszámolódnak, és a lepke agyában már új szinapszisok biztosítják az összeköttetéseket a neuronok között. Ennek fényében pedig ismét nehéz elképzelni, hogy a szinapszisok lennének az emlékek elsődleges tárolói.

***

Összességében mind Glanzman, mind Blackiston úgy sejti, hogy az emlékek nem tűnnek el az agyból, hanem azok megőrződnek, legfeljebb aktiválódásuk marad el ilyen-olyan okok miatt. Ez az új teoretikus vonal pedig reményt adhat a különféle emlékezési nehézségekkel járó betegségek, például az Alzheimer-kór esetében is.

Utóbbi kapcsán ugyanis gyakran felmerül az a probléma, hogy hiába is találnánk módot az agyszövet leépülésének megállítására, a betegek elveszett emlékei, amelyek kulcsszerepet játszanak személyiségük alakulásában, ettől nem fognak újra előjönni. Ha azonban az említett kutatóknak igazuk van, az emlékek továbbra is jelen vannak a sejtmagokban, az azt jelenthetné, hogy megfelelő körülmények között akár előhívhatók is lehetnek.

Galéria megnyitása

Neked ajánljuk

Kiemelt
-{{ product.discountDiff|formatPriceWithCode }}
{{ discountPercent(product) }}
Új
Teszteltük
{{ product.commentCount }}
{{ voucherAdditionalProduct.originalPrice|formatPrice }} Ft
Ajándékutalvány
0% THM
{{ product.displayName }}
nem elérhető
{{ product.originalPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.displayName }}

Tesztek

{{ i }}
{{ totalTranslation }}
Sorrend

Szólj hozzá!

A komment írásához előbb jelentkezz be!
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mondd el, mit gondolsz a cikkről.

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap