Είμαστε αυτό που θυμόμαστε - Νευροεπιστήμες μνήμη και μάθηση.

Ο ERIC R. KANDEL, τιμημένος με Νομπέλ Ιατρικής και Φυσιολογίας καθηγητής μιλάει για τη συμβολή του στο πεδίο των σύγχρονων νευροεπιστημών που ιδιαιτέρως συνίσταται στη μοριακή διαλεύκανση του μηχανισμού μέσω του οποίου επιτυγχάνεται η μνήμη μακράς διαρκείας. 

Από τι φτιάχνονται οι αναμνήσεις; Είναι βέβαιον ότι αυτό το ερώτημα μας έχει απασχολήσει όλους σε κάποια στιγμή της ζωής μας. Και μπορεί να μην το διατυπώσαμε ακριβώς έτσι αλλά σίγουρα κάτι τέτοιο εννοούμε όταν στεκόμαστε άφωνοι μπροστά σε κάποιον που ξέρουμε ότι τον γνωρίζουμε αλλά είναι αδύνατον να θυμηθούμε το όνομά του. Ομοίως όταν χωρίς προφανή λόγο «μας έρχονται στον νου» πράγματα που νομίζαμε πως είχαμε ξεχάσει προ πολλού. Ή όταν ως μαθητές «ξεχνούσαμε τα πάντα» αμέσως μετά τις εξετάσεις. Και ακόμη όταν ευχόμαστε να μπορούσαμε (αλλά δεν μπορούμε!) να σβήναμε όλη αυτή την άχρηστη πληροφορία που φαίνεται πως γεμίζει το μυαλό μας και «δεν αφήνει χώρο» για να θυμόμαστε σοβαρότερα θέματα. Εν αντιθέσει προς εμάς, που με τον έναν ή τον άλλον τρόπο στεκόμαστε εκστατικοί μπροστά στις δυνατότητες του οργάνου που μας χαρακτηρίζει και το οποίο δεν μπορούμε να ελέγξουμε, ο Ερικ Καντέλ (Eric R. Kandel) προτίμησε μια πιο δυναμική στάση: πολύ νωρίς στην επαγγελματική ζωή του αποφάσισε να διερευνήσει πειραματικά το παραπάνω ερώτημα. Αυτά που έμαθε από τις έρευνές του ο αυστριακής καταγωγής αμερικανός καθηγητής τα μοιράστηκε με έλληνες συναδέλφους του στη διάρκεια δύο διαλέξεων που έδωσε με την ευκαιρία της αναγόρευσής του ως μέλους της Ακαδημίας Αθηνών. «Το Βήμα» συνομίλησε με τον τιμημένο με Νομπέλ Ιατρικής και Φυσιολογίας καθηγητή και σας κάνει κοινωνούς των μυστικών της μνήμης. 

«Μάθηση είναι η διαδικασία μέσω της οποίας προσλαμβάνουμε νέα πληροφορία σχετικά με τον κόσμο που μας περιβάλλει, ενώ μνήμη είναι η διαδικασία μέσω της οποίας διατηρούμε αυτή την πληροφορία μέσα στον χρόνο. Με δεδομένο ότι η περισσότερη γνώση που διαθέτουμε για τον κόσμο έχει προκύψει μέσω της μάθησης, τηρουμένων των αναλογιών, μπορεί κανείς να ισχυριστεί ότι είμαστε αυτοί που είμαστε χάρη σε αυτά που μάθαμε και αυτά που θυμόμαστε» μας είπε ο Ερικ Καντέλ προκειμένου να εξηγήσει το προσωπικό ενδιαφέρον του για τον εγκέφαλο, το οποίο στην αρχή της καριέρας του τον οδήγησε στην ιατρική και στην ψυχανάλυση. 

Πολύ γρήγορα όμως ο νεαρός φοιτητής θέλησε να μάθει περισσότερα για τη βιολογία του εγκεφάλου και στον σχεδόν μισό αιώνα που πέρασε από τότε ο Ερίκ Καντέλ σε συνεργασία με επιστήμονες της γενιάς του έμαθε και δίδαξε πολλά. «Ενα από τα νέα δεδομένα που προέκυψε από τις σύγχρονες νευροεπιστήμες είναι ότι η μνήμη υφίσταται σε δύο μορφές: την ενσυνείδητη (explicit) και την ασυνείδητη (implicit). H πρώτη είναι αυτή που οι περισσότεροι από μας θεωρούμε πως είναι η μνήμη: η ανάκληση δηλαδή δεδομένων, γεγονότων, προσώπων, χώρων, η οποία για να επιτευχθεί απαιτεί τη συνειδητή προσοχή μας. H δεύτερη δεν απαιτεί συνειδητή προσοχή αλλά ένα μεγάλο μέρος της καθημερινότητάς μας καθίσταται δυνατό χάρη σε αυτήν. Για παράδειγμα, όταν έχουμε πια μάθει να οδηγούμε το κάνουμε χωρίς να σκεπτόμαστε. Τα δύο αυτά διαφορετικά συστήματα μνήμης εδράζουν σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου: η ενσυνείδητη μνήμη στους κροταφικούς λοβούς και στον ιππόκαμπο και η ασυνείδητη στην αμυγδαλή και στην παρεγκεφαλίδα» εξηγεί ο αμερικανός επιστήμονας προκειμένου να μας εισαγάγει στο πεδίο που διαμορφώθηκε χάρη και στη συμβολή του. 

Τις ιδιότητες της ασυνείδητης μνήμης μελέτησε ο Ερικ Καντέλ στο θαλάσσιο σαλιγκάρι Aplysia (προφέρεται απλίζια), το οποίο διαθέτει ένα πολύ ελκυστικό για τέτοιου είδους μελέτες νευρικό σύστημα: «Αντίθετα με τον ανθρώπινο εγκέφαλο, αποτελείται από μόλις 20.000 νευρικά κύτταρα, τα οποία δημιουργούν γάγγλια 2.000 νευρικών κυττάρων το καθένα. Επιπροσθέτως τα νευρικά κύτταρα του Aplysia είναι τα μεγαλύτερα του ζωικού βασιλείου, πράγμα που βοηθά την παρατήρησή τους» εξηγεί ο βραβευμένος ερευνητής.

Δημιουργία αναμνήσεων.

Από τις μελέτες τόσο του Ερικ Καντέλ στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης και στο Howard Huges Medical Institute όσο και άλλων επιστημόνων γνωρίζουμε σήμερα ότι τα δύο συστήματα μνήμης διαθέτουν κοινά χαρακτηριστικά: πρώτον, εμφανίζουν στάδια στην αποθήκευση της μνήμης - αρχικώς η μνήμη είναι βραχείας διαρκείας και στη συνέχεια μακράς διαρκείας· δεύτερον, η επανάληψη, όπως εξάλλου το είχαν αντιληφθεί οι αρχαίοι πρόγονοί μας, ενισχύει τη μνήμη· και, τρίτον, για να επιτευχθεί μνήμη μακράς διαρκείας, για να «εγκατασταθούν» δηλαδή για τα καλά οι αναμνήσεις στον εγκέφαλό μας, απαιτείται τόσο η ενεργοποίηση γονιδίων όσο και η δημιουργία νέων συνάψεων. (Συνάψεις είναι τα σημεία επικοινωνίας μεταξύ νευρικών κυττάρων. Ενα νευρικό κύτταρο μπορεί να διαθέτει χιλιάδες συνάψεις, να «μιλάει» δηλαδή με πληθώρα άλλων νευρικών κυττάρων.)

H μεγάλη συμβολή του Ερικ Καντέλ στο πεδίο των σύγχρονων νευροεπιστημών συνίσταται ακριβώς στη μοριακή διαλεύκανση του μηχανισμού μέσω του οποίου επιτυγχάνεται η μνήμη μακράς διαρκείας. Με άλλα λόγια, πρόκειτε για την απάντηση στο αρχικό μας ερώτημα «από τι φτιάχνονται οι αναμνήσεις;» αφού τα προϊόντα των γονιδίων που ενεργοποιούνται για την επίτευξη μνήμης μακράς διαρκείας είναι στην ουσία τα δομικά συστατικά των αναμνήσεών μας. Αξίζει δε να σημειωθεί ότι τα συστατικά αυτά είναι κοινά τόσο στο σχετικά απλό νευρικό σύστημα του σαλιγκαριού Aplysia όσο και στον πολύπλοκο εγκέφαλο των θηλαστικών, όπως κατέδειξαν οι έρευνες του Ερικ Καντέλ σε ποντίκια.

Χονδρικά μπορεί κανείς να περιγράψει τη δημιουργία μνήμης μακράς διαρκείας ως εξής: ένα επαναλαμβανόμενο ερέθισμα (γιατί, όπως είπαμε, η επανάληψη είναι μήτηρ πάσης μαθήσεως) έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση συγκεκριμένων γονιδίων στον πυρήνα του νευρικού κυττάρου. Τα προϊόντα των γονιδίων αυτών, τα οποία βρίσκονται σε μια μη αξιοποιήσιμη μορφή, εξέρχονται από τον πυρήνα και διαχέονται προς όλες τις συνάψεις του κυττάρου αυτού. Στην περιοχή της μιας σύναψης η οποία είναι ευαισθητοποιημένη για το συγκεκριμένο ερέθισμα (αφού υπήρξε η σύναψη στην οποία έλαβε προηγουμένως χώρα η μνήμη μικρής διαρκείας) τα γονιδιακά προϊόντα καθίστανται αξιοποιήσιμα, γεγονός που επιτρέπει τη δημιουργία νέας σύναψης όπου θα «φυλάσσεται» η μνήμη μακράς διαρκείας.

Τα παραπάνω όμως είναι μόνο η αρχή καθώς επιτρέπουν να δημιουργηθεί η μνήμη που δυνητικά θα είναι μακράς διαρκείας. Για να διατηρηθεί αυτή η μνήμη απαιτείται και ένα ακόμη βήμα, το οποίο προς έκπληξη του Καντέλ και των συνεργατών του απαιτεί την καλή λειτουργία μιας πρωτεΐνης τύπου prion! Οπως όλοι μάθαμε πριν από μερικά χρόνια χάρη στις πρωτοποριακές εργασίες του Στάνλεϊ Προύσινερ, οι πρωτεΐνες prion ευθύνονται για τη νόσο των τρελών αγελάδων, της σπογγώδους εγκεφαλοπάθειας. Ειδικότερα οι πρωτεΐνες αυτές υφίστανται σε δύο μορφές που διαφέρουν στη διάταξή τους στον χώρο και - στην περίπτωση της νόσου - η παρουσία της «άρρωστης» πρωτεΐνης πυροδοτεί την υγιή να αλλάξει στερεοδιάταξη και να μετατραπεί και αυτή σε άρρωστη. Ακριβώς αυτή η ιδιότητα της προκλητής μετατροπής από τη μία μορφή στην άλλη αξιοποιείται για τη διατήρηση της μνήμης: στην προκειμένη περίπτωση η ζωτικής σημασίας για τη μνήμη ενεργή μορφή της πρωτεΐνης prion προκαλεί την ανενεργή μορφή να συσσωματωθεί μαζί της και να αποκτήσει έτσι την ενεργή στερεοδιάταξη. Αρκεί άραγε αυτός ο αυτοδιατηρούμενος και ανεξάρτητος από την παρουσία του αρχικού εξωτερικού ερεθίσματος μηχανισμός να εξηγήσει τη διατήρηση της μνήμης επί μακρόν; Σύμφωνα με τον Ερικ Καντέλ, «αυτό είναι μια γοητευτική υπόθεση που χρήζει περαιτέρω διερεύνησης. Πιθανώς από κάποιον νέο έλληνα νευροεπιστήμονα! Γιατί πρέπει να σας πω ότι εντυπωσιάστηκα από την πληθώρα των νέων ερευνητών στο αμφιθέατρο».

Σουφλέρη Ιωάννα Α., Το Βήμα Science

Διαβάστε ακόμη: