SME
Pondelok, 26. október, 2020 | Meniny má DemeterKrížovkyKrížovky
TÍM NOSITEĽA NOBELOVEJ CENY SUSUMA TONEGAWU Z MIT OBJAVIL ENZÝM, KTORÝ NEURÓNOM POMÁHA UKLADAŤ NOVÉ POZNATKY DO DLHODOBEJ PAMÄTE

Záhada pamäti je o čosi menej záhadná

"Okolo človeka je plno zázrakov. Zvlášť záhadná mi však pripadá naša schopnosť pamätať si či zabúdať," napísala začiatkom ...


Molekulárny biológ a imunológ Susumu Tonegawa, nositeľ Nobelovej ceny, spolu so svojím tímom na MIT poodhalil ďalšiu zo záhad pamäti.

"Okolo človeka je plno zázrakov. Zvlášť záhadná mi však pripadá naša schopnosť pamätať si či zabúdať," napísala začiatkom 19. storočia anglická spisovateľka Jane Austenová. Tvorkyňa mravoučných rodinných románov by mohla svoje slová pokojne zopakovať aj na začiatku 21. storočia.

Pravda, s jednou poznámkou: Naša pamäť zostáva veľkým zázrakom a záhadou, ale už nie takou nepreniknuteľnou, ako pred dvesto rokmi. Vedci čoraz rýchlejšie prichádzajú na kĺb poznávacím a pamäťovým dejom, odohrávajúcim sa v miliardách neurónov. Nedávno urobili ďalší pozoruhodný krok.

Keď si mozog prehráva gramofónovú platňu

Neurológovia z Massachusettského technického inštitútu v americkom Cambridge (MIT) objavili kľúčový molekulárny mechanizmus, ktorý kontroluje vytváranie pamäťových záznamov, ukladajúcich sa do dlhodobej pamäte. Zistili, že prenos signálov medzi neurónmi vďaka jedinému enzýmu stimuluje tvorbu bielkovín, nevyhnutných na uloženie dlhodobej pamäte.

Štúdia, uverejnená v časopise Cell, by mala prispieť k lepšiemu pochopeniu fungovania pamäti a v perspektíve aj k možnosti liečiť jej chorobné zlyhania.

Dlhodobá pamäť sa v mozgu ukladá prostredníctvom posilňovania spojení (synáps) medzi neurónmi. Neurológ William Calvin ju prirovnal k drážkam na gramofónovej platni, ktoré nemožno tak ľahko zničiť. Práve ony sú jedinečné pre každého človeka a tvoria veľkú časť jeho Ja. Mozog si ich dokáže v potrebných okamihoch prehrať, a keď nie, väčšinou s ním niečo nie je v poriadku.

Už dlho sa vedelo, že neuróny pri vytváraní drážok musia syntetizovať nové bielkoviny, ktoré im v uložení pamäťovej stopy pomôžu; nevedelo sa však, ako to robia. Tím nositeľa Nobelovej ceny Susuma Tonegawu z MIT objavil priamy aktivačný signál, smerujúci zo synapsy do mašinérie tvorby bielkoviny. Stredobodom tohto procesu je enzým s trochu zložitým názvom - mitogénom aktivovaná proteín kináza. Zaslúži si však, aby sme si jeho názov vryli do pamäti, už len preto, že bez neho by sme zrejme žiadnu pamäť nemali.

Molekulárni skladníci robia, čo môžu

Vedci prichytili enzým takpovediac priamo pri čine. Zistili, že mitogénom aktivovaná proteín kináza, vybudená činnosťou synáps, naštartuje a zosilní tvorbu širokého spektra neuronálnych bielkovín. Enzým by sme mohli s trochou nadsádzky prirovnať k poslíčkovi, ktorého zo sladkého ničnerobenia zobudia signály zo synáps zaznamenávajúce prenos nového dôležitého vnemu medzi neurónmi. Zobudený poslíček dá signál veľmi pracovitým molekulárnym skladníkom (neuronálnym bielkovinám), aby na elektrickom vozíku začali rozvážať po veľkej miestnosti tehličky tónov dlhodobej pamäte; ak ich uložia zle, melódia spomienok na platni bude znieť falošne. A okrem toho by mali rozlišovať, ktoré podnety sú pre mozog dôležité, a treba si ich preto zapamätať, a čo je iba bezcenný odpad. Prípad ruského mnemonika Šereševského (pozri rámček) svedčí o tom, akým bremenom môže byť dokonalá pamäť.

Prečo si myši nič nezapamätali

Vedúci štúdie Ray Kelleher, spolupracovník Tonegavu, elegantne dokázal, že enzým dáva povel na syntézu potrebných bielkovín. Kelleher vytvoril genetickou manipuláciou mutantnú myš, z ktorej mozgu enzým vyblokoval. Výsledok sa naozaj dostavil: mutantné myši nevedeli ukladať nové poznatky do dlhodobej pamäte. Nadobudnuté schopnosti, ktoré ich normálne kolegyne vedeli použiť aj o niekoľko týždňov, mutantné myši za pár hodín zabudli. Ani synaptické zosilnenie medzi neurónmi v mozgoch mutantov nemalo potrebnú trvácnosť. Ich spojenie nedokázalo zobudiť zo spánku enzymatického poslíčka, ktorý mal zmobilizovať bielkoviny tvoriace dlhodobú pamäť.

"Veľa ľudí si myslelo, že na tvorbu dlhodobej pamäti stačí, aby mozog naštartoval syntézu iba niekoľkých bielkovín," povedal Tonegava, ktorý získal Nobelovu cenu v roku 1987 za objavné práce v genetike imunitných reakcií. "Na naše prekvapenie však tento proces zahŕňa viackrokovú syntézu veľkého počtu bielkovín."

A tak majú neurovedci o zábavu postarané. Rozpliesť toto klbko nebude jednoduché. Ďalšia otázka znie, ako neuróny dokážu nasmerovať novosyntetizované bielkoviny práve na špecifické synapsy, formujúce dlhodobú pamäť, zatiaľ čo iné zostanú nezmenené. Vodič sa orientuje na diaľnici podľa smeroviek, čo a ako však "vidia" v spleti miliónov synaptických diaľnic neuróny? Možno aj tu niekde sa skrýva odpoveď na otázku, ktorú si kedysi položila Jane Austenová: Prečo je naša pamäť niekedy taká presná, výkonná a poslušná, a inokedy taká zmätená, chabá, krutá a nezvládnuteľná?

Cieľ pre riadené strely

V každom prípade význam mapovania molekulárnych a bunkových mechanizmov pamäti je ohromný, a nech nás nemýli, že ide o myši. V ich mozgoch prebiehajú rovnaké procesy, ako v našich, lebo v živočíšnej ríši nie sme až takí výnimoční. A okrem toho, skúste v rámci pokusu vypnúť nejaký ten gén, ktorý syntetizuje bielkovinu, v ľudskej hlave.

Zlyhanie pri raste a upevňovaní synaptických spojení medzi neurónmi prináša najrôznejšie psychické a neurologické problémy. Ďalším krokom bude zistiť, či a ako sa na ich vzniku podieľajú chyby v regulácii neuronálnych proteínov, ktoré má na starosti mitogénom aktivovaná proteín kináza. V ideálnom prípade by vedci mohli prešľapy molekulárneho poslíčka vhodnými liekmi opraviť, alebo mu aspoň trochu pomôcť. Museli by však trafiť do veľmi citlivého cieľa, a urobiť to oveľa presnejšie, ako najmodernejšie riadené strely. K tomu zrejme ešte vedie dlhá cesta.

Prípad mnemonika Šereševského, človeka s dokonalou pamäťou

Čo by sa stalo, keby sme si podrobne pamätali všetky udalosti, ktoré sa okolo nás odohrali, bez ohľadu na ich dôležitosť? Výsledkom by bola zrejme vynikajúca, ale preťažená pamäť, akú mal slávny mnemonik Venjamin Šereševskij. Nemenej slávny ruský neuropsychológ Alexander Luria o ňom napísal skvelú knihu Myseľ mnemotechnika. Malá knižka o veľkej pamäti (na obrázku obálka knihy v angličtine).

Šereševskij, ktorý pracoval v dvadsiatych rokoch uplynulého storočia ako novinár, si nikdy nezapisoval šéfove inštrukcie, a vždy si ich slovo od slova pamätal. Luria neskôr zistil, že Šereševskij si dokáže zapamätať dlhé reťazce nezmyselných slabík, poéziu v jazyku, ktorý nepoznal, zložité obrazce aj spletité matematické, fyzikálne a chemické vzorce. Všetko dokázal bez chyby zopakovať, aj pospiatky, a dokonca aj po mnohých rokoch.

Šereševskij mal veľký úspech s vystúpeniami, kde verejne predvádzal svoje schopnosti. Jeho pamäť, založená na mimoriadnej predstavivosti, však preňho bola aj obrovskou záťažou; mal hlavu zaplnenú najrôznejšími zbytočnými informáciami. Nakoniec ho napadlo, že ak chce zabudnúť napríklad čísla zo svojho predchádzajúceho vystúpenia, v mysli ich napíše na školskú tabuľu a potom si predstaví, ako nápis zakryje; neskôr začal v mysli spaľovať papieriky, na ktorých v mysli napísal čísla z predchádzajúcich vystúpení. Nefungovalo to, lebo ešte aj potom videl na spálenom papieri čísla. Pomohlo až to, keď sa v najvyššej núdzi jeho hlava sama rozhodla, že staré čísla už nechce vidieť.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Na Covid zomrú desiatky ľudí denne. Pokles príde najskôr o dva týždne

Zomierajú ľudia s inými ochoreniami, ktorí by inak žili.

V piatok sa na Slovensku urobilo v súvislosti s ochorením Covid - 19 šestnásť pitiev.

Špeciálny prokurátor Kováčik ide do väzby, rozhodol súd

Súd zobral do väzby aj druhého obvineného Norberta Pakšiho.

Policajná eskorta a príslušníci Národnej kriminálnej agentúry privádzajú vysokého postaveného policajného funkcionára Norberta Pakšiho a špeciálneho prokurátora Dušana Kováčika na pojednávanie na Špecializovaný trestný súd v Pezinku.
Podcast Dobré Ráno.
Komentár Zuzany Kepplovej

Tak prrr! Neleteli sme na Mars

Ľudia ukázali ochotu a dôveru. Pokaziť to vždy môže nedostatok pokory lídrov.

Zuzana Kepplová.

Neprehliadnite tiež

Najlepší lacný mobil do dvesto eur (jeseň 2020)

Je lepšie Lenovo, Huawei alebo Xiaomi?

Sonda OSIRIS-REx nabrala vzorky z asteroidu, ale stráca ich

Uzatvárací mechanizmus zablokovali kamene.

Na snímke z 11. augusta 2020 robotické rameno kozmickej lode amerického Národného úradu pre letectvo a vesmír (NASA) Osiris-Rex počas skúšky odberu vzoriek z asteroidu Bennu.
Podcast Klik

Klik: Je Google monopol?

Komentovaný prehľad technologických správ.

Podcast Klik