Javier Yanes (El Pais)
03 STYCZNIA 2025 – 12:40 CET
Pamięć jest tym, co czyni nas ludźmi. Podczas gdy inne zwierzęta również mają zdolność uczenia się i zapamiętywania, często zakładamy, że ich doświadczeniom brakuje emocjonalnej i intelektualnej głębi czegoś takiego jak słynna Madeleine Marcela Prousta.
Jednak w swej istocie to doświadczenie mentalne jest po prostu tłumaczeniem procesów molekularnych i mechaniki komórkowej w neuronach. Naukowcy odkrywają obecnie, że podstawowe mechanizmy pamięci funkcjonują również w innych typach komórek. Komórka nerkowa może nie przypomnieć sobie „Hotelu California”, jak śpiewali The Eagles, ale jej procesy uczenia się mogą zapewnić cenny wgląd w to, jak działa pamięć, dlaczego się pogarsza i jak możemy zapobiec takiemu pogorszeniu.
Ponad 2300 lat temu Platon i Arystoteles porównali pamięć do rycin na woskowej tabliczce. Przez wieki wielcy myśliciele starali się zrozumieć, w jaki sposób jesteśmy w stanie uczyć się i zapamiętywać. Dopiero w XIX wieku niemiecki psycholog Hermann Ebbinghaus zaczął opisywać procesy pamięci za pomocą metod eksperymentalnych. W 1904 roku niemiecki zoolog Richard Semon zdefiniował engram jako fizyczne podłoże pamięci, strukturę neuronalną. Jednak dopiero w drugiej połowie XX wieku nowoczesne techniki biologiczne pozwoliły naukowcom rozpocząć odkrywanie mechanizmów molekularnych, które przechowują nasze wspomnienia.
Jedno ze zjawisk pamięciowych opisanych przez Ebbinghausa w 1885 roku znane jest jako efekt odstępu: lepiej zachowujemy informacje, jeśli uczymy się wiele razy przez dłuższy czas, niż jeśli wkuwamy wszystko na raz w krótkim okresie, nawet jeśli całkowita ilość nauki jest taka sama. Jest to klasyczna różnica między regularnymi nawykami uczenia się a wkuwaniem przed egzaminem. Pomimo naszych prób przekonania samych siebie, że wkuwanie działa lepiej, efekt odstępów został konsekwentnie potwierdzony w badaniach.
Nerka też się uczy
Nie tylko ludzie wykazują to zjawisko. Badania potwierdziły efekt odstępu w modelach zwierzęcych z prostszymi układami nerwowymi, takimi jak ślimaki morskie, które są powszechnie wykorzystywane w badaniach nad pamięcią, a nawet w hodowli neuronów. W tych eksperymentach naukowcy stosują impulsy stymulujące do neuronów i obserwują odpowiedź, w szczególności aktywację genu, który wytwarza białko zwane CREB, które następnie aktywuje inne geny zaangażowane w tworzenie pamięci.
Przy tej samej całkowitej ilości stymulacji, neurony reagują skuteczniej – „uczą się” lepiej – gdy impulsy są rozłożone w czasie, a nie dostarczane jednocześnie.
Jednak, jak zauważa neurobiolog Nikolay Kukushkin z New York University: „Nikt nigdy nie widział tego efektu pamięci rozłożonej w czasie poza układem nerwowym”. Ponieważ wszystkie komórki w organizmie mają ten sam kompletny genom, w tym gen CREB, a białko to jest również obecne w tkankach o różnych funkcjach, Kukushkin i jego zespół postanowili zbadać, czy komórki inne niż nerwowe mogą reagować w ten sam sposób – innymi słowy, czy one również „uczą się” lepiej, gdy są narażone na bodźce w odstępach czasu, a nie w pojedynczej serii.
Aby to sprawdzić, wykorzystali zmodyfikowane komórki nerek, w których aktywacja CREB przez bodźce chemiczne skutkowała widocznym i mierzalnym wynikiem: produkcją świecącego białka pochodzącego z świetlików. W ten sposób Kukushkin i jego zespół odkryli, że komórki nerek również przestrzegają zasady efektu odstępu. W szczególności, cztery trzyminutowe impulsy stymulacji, w odstępie 10 minut, wygenerowały więcej światła 24 godziny później niż pojedynczy 12-minutowy impuls.
Według Kukushkina „różnica między tymi dwoma wzorcami jest wykrywana w podobny sposób, jak robią to neurony”. Uważa on, że „komórki nieneuronowe są znacznie mądrzejsze niż nam się wydaje”, a ta zdolność do lepszego uczenia się poprzez rozłożenie bodźców w czasie „może być podstawową właściwością wszystkich komórek”.
Komórki, które się uczą
Badanie przeprowadzone przez Kukushkina i jego zespół, opublikowane w Nature Communications, pokazało po raz pierwszy, jak złożone zjawisko pamięci, uważane za wyłączne dla układu nerwowego, zostało zaobserwowane w komórkach nieneuronalnych. Opiera się ono jednak na rosnącej liczbie badań pokazujących, że poszczególne komórki, czy to w organizmach jednokomórkowych, czy jako część organizmu wielokomórkowego, nie są bierne na wcześniejsze doświadczenia; raczej uczą się na ich podstawie. W rezultacie ich przyszłe reakcje na określone bodźce różnią się od ich początkowych reakcji.
W innym niedawnym badaniu, przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Harvarda i Center for Genomic Regulation (CRG) w Barcelonie, wykorzystano komputerowe modele symulacyjne, aby odkryć, w jaki sposób poszczególne komórki przechowują wspomnienia z przeszłych doświadczeń, aby wykazywać zachowania habituacyjne, takie jak przyzwyczajenie się do hałasu lub zapachu. Rosa Martínez-Corral, główny badacz w CRG, sugeruje, że „może to stanowić formę pamięci na poziomie komórkowym, umożliwiając komórkom zarówno natychmiastowe reagowanie, jak i wpływanie na przyszłe reakcje”.
Ponieważ nasze własne wspomnienia są również zakorzenione w procesach molekularnych i komórkowych, odkrycia te są uważane za ważne dla lepszego zrozumienia funkcjonowania pamięci w ogóle. Według Kukushkina, „mogą one prowadzić do znalezienia lepszych sposobów uczenia się i poprawy leczenia problemów z pamięcią”.
Co więcej, odkrycia te mogą pomóc przezwyciężyć oporność na leczenie: na przykład komórki nowotworowe mogą nauczyć się tolerować chemioterapię, a układ odpornościowy może przyzwyczaić się do obecności złośliwych komórek i przestać na nie reagować. Pamięć wykracza poza mózg, a badania nad prostszymi systemami, podsumowuje Martínez, „mogą być przydatne w rozwiązywaniu wielu innych fundamentalnych pytań”.
EL PAÍS USA Edition
