Sinapsis menghantar isyarat elektrik. Svitlana Pavliuk

Pada minggu pertama tahun baru, resolusi sering diiringi dengan cubaan untuk mempelajari perilaku baru yang meningkatkan kesihatan. Kami berharap tabiat buruk lama akan hilang dan tabiat yang sihat baru akan menjadi automatik.

Tetapi bagaimanakah otak kita dapat diprogramkan semula untuk meyakinkan bahawa tabiat kesihatan baru dapat dipelajari dan disimpan?

Pembelajaran Hebbian

Di 1949, psikologi Kanada Donald Hebb mencadangkan teori pembelajaran Hebbian untuk menjelaskan bagaimana tugas pembelajaran berubah menjadi ingatan jangka panjang. Dengan cara ini, tabiat yang sihat akan dikekalkan secara automatik selepas pengulangan berterusan mereka.

Pembelajaran dan ingatan adalah akibat dari bagaimana sel-sel otak kita (neuron) berkomunikasi antara satu sama lain. Ketika kita belajar, neuron berkomunikasi melalui transmisi molekul yang melompat di sinapsis menghasilkan litar memori. Dikenali sebagai potentiasi jangka panjang (LTP), lebih sering tugas pembelajaran diulangi, transmisi yang lebih kerap berterusan dan semakin kuat litar memori. Ia adalah keupayaan unik neuron untuk mewujudkan dan menguatkan sambungan sinaptik dengan pengaktifan berulang yang membawa kepada pembelajaran Hebbian.

Memori dan hippocampus

Memahami otak memerlukan penyiasatan melalui pendekatan yang berbeza dan dari pelbagai keistimewaan. Bidang neurosains kognitif pada mulanya dibangunkan melalui sebilangan kecil perintis. Reka bentuk dan pemerhatian eksperimen mereka membawa kepada asas bagaimana kita memahami pembelajaran dan ingatan hari ini.

Sumbangan Donald Hebb di McGill University tetap menjadi daya penggerak untuk menjelaskan ingatan. Di bawah pengawasannya, neuropsychologist Brenda Milner mengkaji pesakit dengan ingatan terjejas berikutan lobektomi. Kajian lanjut dengan neurosurgeon Wilder Penfield membolehkan Milner untuk mengembangkan pembelajarannya terhadap ingatan dan pembelajaran pada pesakit yang mengikuti pembedahan otak.

Kejayaan Milner berlaku semasa belajar seorang pesakit yang telah menjalani penghapusan hippocampus di kedua-dua belah otak yang membawa kepada amnesia. Dia menyedari bahawa pesakit masih boleh belajar tugas-tugas baru tetapi tidak dapat memindahkan mereka ke memori jangka panjang. Dengan cara ini, hippocampus dikenalpasti sebagai tapak yang diperlukan untuk pemindahan memori jangka pendek untuk ingatan jangka panjang di mana pembelajaran Hebbian berlaku.

Dalam 2014, pada usia 95, Milner memenangi Hadiah Kavli Norway dalam neurosains untuk penemuan 1957 beliau tentang kepentingan hippocampus untuk ingatan.

Juga diberi ganjaran dengan Kavli dalam 2014 adalah pakar neurosisi John O'Keefe, yang mendapati bahawa hippocampus juga harbored tempat sel untuk mencipta peta kognitif membolehkan kita pergi dari satu lokasi ke tempat lain melalui ingatan kita. O'Keefe juga menerima Hadiah Nobel 2014 dalam bidang perubatan.

Pengaktifan neuron yang berulang di hippocampus sebenarnya membawa kepada ingatan telah ditemui oleh pakar neurosains Tim Bliss; untuk penyelidikan ini, Bliss menerima Hadiah Brain Foundation Lundbeck pada tahun 2016.

Diambil bersama, Milner, Bliss dan O'Keefe menubuhkan paradigma Hebb dan aksiomnya yang terkenal: "neuron yang menyala bersama, mengikat bersama."

Memori dalam haiwan bukan manusia

Kemajuan besar dalam organisma bukan manusia mengajar kita tentang mekanisme memori yang boleh digunakan untuk manusia. Eric Kandel dari Universiti Columbia dianugerahkan Hadiah Nobel 2000 dalam bidang perubatan kerana pilihannya yang bijak slug laut (Aplysia) untuk memahami pembelajaran Hebbian.

Kandel menghasilkan bukti konklusif bahawa ingatan adalah akibat daripada isyarat berulang kepada neuron yang bertindak balas terhadap tugas pembelajaran yang akan mencetuskan pengeluaran asid ribonukleik (RNA). Hasil akhirnya adalah ungkapan protein baru yang membawa kepada peningkatan dalam sambungan sinaptik.

{youtube}ZAIb8sC9dAo{/youtube}

Lompatan seterusnya seterusnya berlaku di McGill ketika ahli biologi molekul Nahum Sonenberg mendedahkan mekanisme utama yang mengawal pembentukan memori dalam hippocampus, iaitu, faktor inisiatif protein sintesis. Penemuan ini mendedahkan bahawa semasa pembentukan memori, ia adalah faktor permulaan sintesis protein dalam neuron hippocampus yang mempengaruhi pemrograman semula yang diperlukan untuk penjanaan "pendawaian" sambungan sinaptik baru.

Pil ingatan?

Kerja Sonenberg menggoncang dunia para saintis yang bekerja pada bagaimana sintesis protein dikendalikan. Salah satu yang paling menonjol dalam bidang ini, ahli biologi molekul Peter Walter telah dihubungi oleh Sonenberg. Bersama-sama, mereka mengenal pasti a sebatian kimia mereka menamakan ISRIB yang akan menjejaskan faktor permulaan sintesis protein yang sama pentingnya yang ditemui oleh Sonenberg.

Hasilnya adalah hebat, dengan peningkatan ingatan yang menakjubkan dalam tikus selepas pentadbiran ISRIB. Walter kini telah memperluaskannya untuk memasukkan pemulihan memori pada tikus pulih dari trauma otak.

Hari ini, apa-apa kemajuan yang diteliti dengan teliti sejak gangguan ingatan pada manusia - dari gangguan memori yang berkaitan dengan usia hingga demensia kepada Alzheimer - berada di paras paras pandemik di kalangan orang tua. Pertubuhan Kesihatan Sedunia menganggarkan 10 juta pesakit setiap tahun didiagnosis dengan demensia sahaja dengan jumlah keseluruhan global dianggarkan pada 50 juta.

Tentang Pengarang

John Bergeron, Profesor Robert Reford, Emeritus dan Profesor Perubatan, Universiti McGill. John Bergeron mengucapkan terima kasih kepada Kathleen Dickson sebagai pengarang bersama.

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon