Néhány új eredmény arra utal, hogy a hipotalamusznak fontos szerepe van az emlékek utóéletében, eldöntheti, mely emlékek maradjanak meg és melyek merüljenek a feledés homályába.
Az emlékezet jelentőségét képtelenség túlhangsúlyozni. Az emlékezet teszi lehetővé, hogy az ember készségeket sajátítson el és ismereteket szerezzen a világról, hogy képes legyen tanulni a hibáiból és jobb döntéseket hozni ismerős helyzetekben. Szerepe van az énkép kialakításában, hiszen az ember a személyes élmények alapján definiálja magát. A nyelvhasználat is az emlékezeten alapul, ez pedig új távlatokat nyitott a tudásátadásban az ember evolúciója során.
Az emlékezettel szemben ott a felejtés, ami sokszor rossz színben tűnik fel, noha szükséges folyamat egy jól működő emlékezeti rendszerben. Felejtés nélkül minden apró-cseprő részlet az ember fejében maradna, ami jelentősen megnehezítené, hogy egy adott helyzetben megtalálja a megfelelő kiindulási alapot a jó döntés meghozásához. De vajon hogyan működik?
A felejtés mechanizmusa
Hogyan képzelhető el egy emlékezeti rendszer, amelyben megjelenik a felejtés? A lényeg, hogy valamiképp el kell tűntetni belőle bizonyos emléknyomokat. Itt két fő lehetőség van. Vagy van egy állandó degradáció, amitől bizonyos emlékeket megóv egy aktív folyamat, vagy maga a felejtés egy aktív folyamat. Ez utóbbi elképzelést támogatja a legtöbb empirikus eredmény. Például az irányított felejtési paradigmákban a kísérleti résztvevők szólistákat tanulnak, ám a kísérletvezetők tévedést színlelve arra kérik őket, hogy egy bizonyos listát felejtsenek el, mert csak véletlenül került be a feladatba. A tesztelés során aztán ezt a listát is kikérdezik, ám a résztvevők jellemzően rosszabbul emlékeznek a szavakra. Ez az eredmény arra utal, hogy az alacsonyabb jelentőségűnek nyilvánított információk egy aktív folyamat révén törlődnek ki az emlékezetből.
Az emlékezet neurális alapja az idegsejtek között lévő kapcsolat. Ismert, hogy ezek a kapcsolatok, a szinapszisok, változtatni tudják a rajtuk áthaladó jelek erősségét, ez az alapja annak, hogy alkalmasak az emlékek tárolására. Az elképzelés lényege, hogy a szinapszisok voltaképpen a neuronokon átsuhanó elektromos jel haladásának irányát határozzák meg. Azzal, hogy ezek a jelek módosíthatják a kapcsolatok erősségét máris egy olyan rendszert kapunk, amelyben a korábbi események függvénye, hogy éppen hogyan halad a jel. Ennek a rugalmasságnak – amit egyébként plaszticitásnak nevez a szaknyelv – a hátterében az ún. hosszú távú potenciáció áll. Ez lényegében azt az elektrofiziológiai folyamatot takarja, mely során az egyik idegsejt ingerlése egyre nagyobb mértékű membránpotenciál-változást vált ki a vele kapcsolatban lévő sejtből. Manapság már az is ismert, hogy ezt glutamátra érzékeny receptorok membránba való kihelyezése befolyásolja. Az ún. AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-1,2-oxazol-4-il)propánsav) receptorok magas frekvenciás ingerlésnél nagyobb mennyiségben helyeződnek ki a membránba, így tud megnövekedni az egységnyi ingerlés által kiváltott válasz.
Kiderült, hogy az AMPA receptorok visszavétele is aktív folyamat, vagyis a szinapszisok ereje hasonlóképp csökkenthető is. Ez a folyamat a felejtés molekuláris alapjául is szolgálhat. Egy német kutatócsoport felfedezte, hogy az AMPA receptorok visszavétele mesterségesen akadályozható, ami azt eredményezi, hogy a kísérleti állatok nem felejtik el a felesleges információkat. Ezt egy klasszikus viselkedéses teszttel vizsgálták, a Morris-féle vízi labirintussal. A feladat során egy egeret helyeznek egy átlátszatlan vízzel teli tartályba, amiben van egy rejtett platform. Az állatok hamar megtanulják a platform helyét és ide menekülnek, amint berakják őket a medencébe. A német kutatók azt vizsgálták, milyen hatékonyan tanulják az állatok újra a platform helyét, vagyis a kísérlet során a megszokott helyről egy másikra rakták át. Azok az állatok, amelyeknél gátolták az AMPA receptorok normális visszavételét, nem tudták elfelejteni a platform korábbi helyét és gyakran ennek irányába indultak el.
Úgy tűnik tehát, hogy az AMPA receptorok visszavétele a sejtbe a felejtés molekuláris mechanizmusa lehet. Ez azonban újabb kérdéseket vet fel a folyamat hálózati jellemzőivel kapcsolatban. Például, hogyan dől el, melyik kapcsolatokat kell meggyengíteni?
A hipotalamusz szabályozza a felejtést?
Egy japán kutatócsoport néhány évvel ezelőtt derítette ki, hogy egy hipothalamikus sejtcsoport intenzíven idegzi be a hippokampuszt. Ez már önmagában azt sugallja, hogy emlékezeti folyamatokat is befolyásolhat, hiszen a hippokampuszról van szó, amely az emlékek kódolásának központi struktúrája. A kutatók ráadásul az ún. MCH (Melatonin-koncentráló hormon) felszabadító neuronokat vizsgálták, melyek különlegessége, hogy az alvás gyors szemmozgásos szakaszában aktiválódnak, amiről már régóta gyanítják, hogy fontos szerepe lehet az emléknyomok módosításában.
A kutatók kemogenetikai módszerrel befolyásolták a hipothalamikus MCH neuronok aktivitását. Ez azt jelenti, hogy olyan receptorok kifejezésére vették rá a sejteket, amelyeket csak egy mesterséges vegyület (doxycilin) képes aktiválni. Ezzel érték el, hogy a vegyület adagolása fokozta az MCH sejtek aktivitását. Ez a beavatkozás jelentősen lerontotta az emlékezeti teljesítményt egy sor olyan feladaton, amelyek hippokampusz-függők. Ugyanakkor, az MCH neuronok elcsendesítése vagy írtása fokozta a teljesítményt ezeken a feladatokon. Így a kutatók levonták a következtetést, miszerint a REM-szakasz során aktiválódó hipothalamikus sejtcsoport a felejtés folyamatában vesz részt. Elképzelhető, hogy ez a sejtcsoport határozza meg, hogy melyik kapcsolatokat kell meggyengíteni a hippokampuszban a korábban említett, AMPA receptorokon alapuló folyamat révén.
Nem rég azonban az is kiderült, hogy ezen MCH neuronok egy csoportja ébrenlét alatt közvetetten modulálja a hippokampusz tevékenységét és ezzel javítja az emlékezeti teljesítményt. Ebben a vizsgálatban a kutatók az MCH neuronok által beidegzett struktúra (szeptum) működését befolyásolták. Azt találták, hogy a hippokampusz aktivitása fokozódik és ezzel párhuzamosan javul a teljesítmény olyan hippokampusz-függő emlékezeti teszteken, mint például a Morris-féle vízi labirintus. Mindez némileg ellentmondásos, hiszen ezek szerint az MHC neuronok aktivitása a REM alatt felejtéshez vezet, míg ébrenlét során az emlékezeti teljesítmény javulásához. Vajon mi lehet a magyarázat?
Mivel a két vizsgálat nem teljesen ugyanolyan beavatkozásokat használt, elképzelhető, hogy a neurális hálózat összetettsége miatt tűnnek elsőre ellentmondásosnak az eredmények. Az egyik tanulmányban ingerelt terület talán a másikban épp gátlás alá került az eltérő módszernek köszönhetően. A másik lehetőség, hogy az ellentmondás oka az állapotváltozásban rejlik. Az első tanulmányban alvás alatt, a másikban éber állatoknál befolyásolták az MHC neuronok működését. Lehetséges, hogy alvás alatt ugyanaz a tevékenység másképp befolyásolja az emlékezetet. Végül az is magyarázat lehet, hogy az ébrenlét során alkalmazott ingerlés is felejtést eredményezett, csak éppen olyan információk felejtését, amiket nem sokkal a beavatkozás előtt kódolt a kísérleti állatok emlékezete. Elképzelhető, hogy épp emiatt teljesítettek jobban a korábban tanult útvonalkeresést igénylő feladatokon. Mindenesetre az új tanulmányok egyértelművé teszik, hogy a hipothalamusz is befolyásolja az emlékezést, noha ezt a struktúrát inkább az alapvető lét- és fajfenntartást szolgáló folyamatok szabályozásával köti össze a legtöbb kísérleti eredmény.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány Agyi aktualitások rovatában jelent meg.
Források
REM sleep–active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories | Science
