Może to wynikać z tego, że umiejętności fizyczne – nazywane wspomnieniami motorycznymi – są inaczej zakodowane w naszych mózgach niż nasze wspomnienia dotyczące imion i faktów. Bliżej postanowili się temu przyjrzeć naukowcy z Instytutu Neuronauki Wu Tsai na Uniwersytecie Stanforda.
Jak tworzy się pamięć motoryczna?
Badanie pokazuje, w jaki sposób powstają wspomnienia motoryczne i dlaczego są tak trwałe. Może to nawet pomóc w wyjaśnieniu przyczyn zaburzeń ruchu, takich jak choroba Parkinsona. – Uważamy, że pamięć ruchowa jest wyjątkowa – powiedział Jun Ding, profesor neurochirurgii i neurologii. – Niektóre badania nad chorobą Alzheimera obejmowały uczestników, którzy byli wcześniej muzykami i nie pamiętali swoich rodzin, ale nadal potrafili grać piękną muzykę. Istnieje ogromna różnica w sposobie, w jaki powstają wspomnienia motoryczne – tłumaczy.
Uważa się, że wspomnienia są zakodowane w mózgu na wzór aktywności sieci setek lub tysięcy neuronów, czasami rozmieszczonych w odległych obszarach mózgu. Koncepcja takiego śladu pamięciowego – czasami nazywanego engramem pamięciowym – istnieje od ponad wieku, ale dokładne określenie, czym jest engram i jak jest zakodowany, okazało się niezwykle trudnym zadaniem. Wcześniejsze badania wykazały, że niektóre formy uczenia się aktywują określone neurony, które reaktywują się, gdy wyuczona pamięć zostaje przywołana. Nie wiadomo jednak, czy istnieją neurony engramów pamięci służące do uczenia się umiejętności motorycznych.
Wspomnienia motoryczne są rozproszone?
Ding i jego zespół chcieli dowiedzieć się, w jaki sposób te grupy komórek przypominające engram angażują się w uczenie się i zapamiętywanie nowej umiejętności motorycznej. – Kiedy po raz pierwszy uczysz się rzucać piłkę do kosza lub innej nowej rzeczy, za każdym razem używasz bardzo zróżnicowanego zestawu neuronów, ale gdy stajesz się lepszy, używasz bardziej wyrafinowanego zestawu, który za każdym razem jest taki sam. Uważano, że te udoskonalone ścieżki neuronowe stanowią podstawę engramu pamięci, ale chcieliśmy dokładnie wiedzieć, jak te ścieżki się pojawiają – tłumaczą naukowcy.
Wyniki swojego badania opublikowali w czasopiśmie „Neuron”. Do swojego eksperymentu wyszkolili myszy, aby używały łap do dotarcia do granulek pokarmu przez małą szczelinę. Naukowcy oznaczyli markerem fluorescencyjnym potencjalne komórki engramowe, aby sprawdzić, czy i jaką rolę odgrywają w przywoływaniu wspomnień. Badacze szukali odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób te konkretne grupy neuronów biorą na siebie odpowiedzialność za uczenie się nowego zadania.
Naukowcy zaobserwowali, że tak zwane „neurony engramowe” przeprogramowują się, gdy myszy już się nauczyły konkretnej czynności. Komórki engramów kory ruchowej przejęły nowe sygnały synaptyczne — potencjalnie odzwierciedlające informacje o ruchu — i same utworzyły potężne nowe połączenia wyjściowe w odległym regionie mózgu zwanym prążkowiem grzbietowo-bocznym — kluczowym szlaku, przez który neurony engramu mogą sprawować udoskonaloną kontrolę nad ruchem zwierzęcia. Po raz pierwszy udało się coś takiego zaobserwować.
Odkrycia sugerują, że wspomnienia motoryczne są rozproszone. Naukowcy twierdzą, że powtarzając wyuczone umiejętności, nieustannie wzmacniamy engramy motoryczne, budując nowe połączenia – udoskonalając umiejętności. To właśnie oznacza termin pamięć mięśniowa – wyrafinowana sieć engramów motorycznych używanych tak często, że powiązana z nimi umiejętność wydaje się automatyczna.
Nadzieja dla chorych na Parkinsona?
– Obecnie uważa się, że choroba Parkinsona jest wynikiem zablokowania tych engramów motorycznych, ale co, jeśli faktycznie są gubione, a ludzie zapominają o tych umiejętnościach? – powiedział Ding. – Nawet chodzenie jest umiejętnością motoryczną, której wszyscy się kiedyś nauczyliśmy i która potencjalnie może zostać zapomniana – dodał.
Rozwiązanie zagadki może być kluczem do opracowania skutecznych metod leczenia zaburzeń motorycznych. Jeśli choroba Parkinsona jest wynikiem zablokowanych wspomnień motorycznych, pacjenci powinni być w stanie poprawić swoje zdolności ruchowe poprzez ćwiczenie i wzmacnianie tych zdolności motorycznych. Z drugiej strony, jeśli choroba Parkinsona niszczy engramy ruchowe i hamuje tworzenie nowych – to aby zapewnić skuteczne leczenie, należy przyjąć zupełnie inne podejście.
Naukowcy już zapowiedzieli kolejne badania skoncentrowane na zaburzeniach ruchu przy chorobie Parkinsona.
Czytaj też:
Gips to przeżytek. Naukowcy z Poznania mają alternatywę