Biologové z Harvardské univerzity na počátku letošního roku objevili způsob, jakým na molekulární úrovni dochází k „přepisování“ vjemů do dlouhodobé paměti.
Bez paměti bychom nebyli schopni samostatné existence. Propůjčuje nám možnost uchovávat si vjemy ve formě vzpomínek, ke kterým se můžeme v případě potřeby kdykoli vracet. Jen díky ní dokážeme zúročit dřívější zkušenosti, učit se všemu co k životu potřebujeme a udržovat si kontinuitu psychického života. O tom, jak k v mozku přesně k zapisování našich vjemů dochází, však až doposud příliš přesné informace k dispozici nebyly.
Co si pamatuje „mořský koník“?
Nejdůležitější částí mozku, která se podílí na formování naší paměti, je hipokampus. Tato struktura se nachází pod šedou kůrou mozkovou a svým zakřiveným tvarem připomíná mořského koníka (latinsky hippocampus), podle kterého také získala své označení.
Už více než půl století je o hipokampu známo, že zodpovídá za převedení přechodně zachycených informací do trvalé podoby. V 50. letech minulého století docházelo u pacientů, jimž byla z důvodu potlačení epileptických záchvatů chirurgicky odstraněna část hipokampu, k trvalým poruchám paměti. Zatímco vzpomínky z doby před operací si vybavovali bez problémů, po operaci nebyli schopni si cokoli nového zapamatovat déle než několik minut. Dokonce na dotazy na vlastní věk odpovídali údajem, který byl shodný s věkem, v němž byla provedena operace.
Zatímco schopnost vnímat či logicky uvažovat nebyla nijak narušena, odkládat informace k pozdějšímu využití tito lidé vůbec nedokáží. Nemohou si tedy vytvářet žádné nové vzpomínky, a tak jim nezbývá, než se zaobírat jen svou minulostí.
Umím plavat?
Důležité přitom je, že zásahem pacienti přišli pouze o schopnost zapisovat si informace do takzvané deklarativní paměti. To je paměť, díky níž si vybavujeme fakta nebo události (víme, že jsme se oženili, že máme deset prstů, a že naším prezidentem je Václav Klaus).
Takzvaná pocedurální paměť, díky níž zvládáme třeba podmíněné reflexy (slinění při pohledu na citron…) a motorické dovednosti, není spojena s hipokampem, a jeho odstraněním tedy nebyla nijak poškozena.
Výsledkem je, že se postižení lidé dokáží naučit jezdit na kole nebo plavat, ale už si nezapamatují, že tuto dovednost ovládají.
Anatomové v tom tedy mají jasno, nicméně molekulární biologové zatím více než co jiného tápou a jsou vděční za každý nový odhalený střípek obrovské mozaiky.
Dočasný spoj
Veškeré senzorické vjemy, tedy to, co zachytí naše smysly a zpracují příslušná analytická centra v šedé mozkové kůře, se ukládají v tzv. senzorické (okamžité) paměti. Vizuální podněty v ní zůstávají pouze 0,1 sekundy, zatímco například zvukové vjemy tady vydrží řádově desítky sekund.
Pokud si máme danou informaci uchovat k dalšímu zpracování, musí se uložit do krátkodobé paměti, kde se usadí až na několik desítek minut. Zatímco okamžité vjemy dokáží obstarávat elektrické impulsy mezi jednotlivými neurony (synapse), k jejich delšímu uchování je zapotřebí jiného principu. Synapse se musejí nějakým způsobem „zakonzervovat“, neurologové tomu říkají, že se vytvoří dočasný spoj.
Příbuzný zabijáckých proteinů
Před rokem přišel tým vedený Ericem Kandelem z Columbia University v New Yorku s teorií, že tuto funkci obstarávají proteiny podobné prionům (částice lokalizované v plazmatické membráně nervových buněk).
Tehdy byla trhákem biologické sezóny nemoc šílených krav, a tak zjištění, že něco jako prion je nezbytně nutné ke správné funkci našich mozků, vyvolalo řádné pozdvižení. Nicméně bílkovina nazvaná CPEB se skutečně dokáže přepnout do verze schopné vlastního zdvojení (replikace). Jen v našich hlavách posléze nevyvolává zmatek, ale naopak do chaosu obrovských množství přijímaných informací vnáší pevný řád.
Do CPEB stačí lehce „šťouchnout“ elektrickým impulsem ze synapse, a už se ochotně přebuduje do množeníchtivé verze. Následná replikace proteinových molekul v okolí takového impulsu je pak základem trvalejší (několik minut) paměťové stopy.
Jak zastavit čas?
Pokud má dojít k předávání informací z center analyzátorů vnějších podnětů k dalšímu zpracování, je zapotřebí, aby se do celého procesu zapojil tzv. probouzecí systém z mozkového kmene. Navíc jej ovlivňují i motivační a emoční oblasti v dalších částech mozku, díky kterým dochází k chemickým změnám zesilujícím nervovou aktivitu.
Čím emotivnější skutečnosti právě prožíváme, tím detailněji je proto „monitorujeme a zaznamenáváme“. Z tohoto důvodu se nám při pozdějším vzpomínání na událost také zdá, že se při vypjatých situacích (požár, fáze krkolomného pádu…) se jakoby zpomalil čas. Čas pochopitelně plynul dál svým neměnným tempem, jen nás trochu mate, kolik podrobností jsme si v nezvykle krátkém okamžiku stihli zapamatovat.
„Opakování – matka moudrosti“
Pakliže po zapsání do krátkodobé paměti, kterou bychom mohli přirovnat k pracovnímu zápisníku, dochází k dalšímu upevňování informace, přeřadí se do paměti dlouhodobé.Přitom například k požáru se budeme opakovaně vracet zcela samovolně, aniž bychom o to nějak zvlášť stáli, odpovědi na maturitní otázky zas naopak musíme zcela vědomě do hlavy „nacpat“ stálým až úporným opakováním. V opačném případě informaci jednoduše zapomeneme.
A právě ono zalistování do knihovny dlouhodobé paměti bylo u lidí s odstraněnou částí hipokampu poškozeno. Jelikož nemohli nic zapisovat, neměli se později k čemu vracet.
„Nějakou dobu už je známo, že učení a zanášení vzpomínek do dlouhodobé paměti vyžaduje syntézu několika proteinů, nicméně nikdo netušil, jakým mechanismem se tato syntéze vlastně spouští.“ Vysvětluje Sam Kunes, profesor molekulární a buněčné biologie na Harvardské univerzitě, jehož tým letos v lednu oznámil, že zčásti odhalil molekulární tajemství naší paměti. „Nám se jako prvním podařilo zaznamenat celý proces, jak k onomu odstartování výroby bílkovin dochází.“
Ostraha knihovny
Za běžných okolností trvalou paměťovou stopu „škrtí“ protein zvaný Armitage. Ten nedovoluje syntézu bílkovin upevňujících „domluvu“ mezi neurony a zabraňuje tak vzniku dlouhodobé vzpomínky!
Podobnou funkci vědci v září loňského roku odhalili i u enzymu GCN2, který reguluje syntézu aminokyselin, tedy základních stavebních kamenů bílkovin. Bez podobných hlídačů u vstupu do „knihovny“ bychom náš mozek zahltili nepotřebným množstvím nesmyslů a k důležitým zápisům bychom se pak museli prodírat horami odpadků.
Pokud je zapotřebí zanést do paměti něco důležitého, ribonukleová kyselina (RNA) na spojích mezi neurony spustí proces, který molekulární biologové nazývají RISC. Jedná se o regulační postup, který ničí „recept“ pro výrobu bílkovin. Vědci si totiž všimli, že jakmile se spustí příprava trvalé paměťové stopy, začnou se do synapsí sjíždět poslíčci s informacemi z genetického kódu (tzv. messengerové RNA). Tady své instrukce předají „výrobní lince“ (tzv. transkripční RNA), která pak podle nich syntetizuje enzymy potřebné k rozbalení a nastříhání RNA, sloužící k výrobě „hlídače“ Armitage. Ten se zkrátka nemůže dál vyrábět, a tak další brždění syntézy proteinů potřebných k tvorbě trvalé paměťové stopy postupně přestane zvládat. Těm pak už nic nebrání v tom, aby začali upevňovat neuronové spoje a formovat naše vzpomínky.
Vzpomínky přes kopírák
Každou vzpomínku utváří síť neuronů propojená trvalými spoji. Skládá se ze zrakových, čichových sluchových nebo i chuťových či hmatových informací, a k jejímu vybavení může dojít třeba i podvědomě. Ucítíme tak třeba stejnou vůni, jakou jsme cítili při vytváření dané informace. Jelikož se jedná o jednu ze složek celé vzpomínky, stačí pak aby „ťukla“ do „své“ části sítě, a informace se nám vybaví celá.
Tento systém nás ale může někdy dost ošálit. Každý z nás se již setkal s pocitem, že právě probíhající situace už se někdy přihodila nebo že „na tomhle místě jsem už někdy byl“, i když prokazatelně jsme zde poprvé v životě.
Opravdu se však nejedná o vzpomínky na nějaké předešlé životy, ale o drobnou nedokonalost v systému naší paměti. Stačí totiž dostatečně silný podnět, který se shoduje s některými složkami staršího vjemu, aby se tato vzpomínka aktivovala celá. Pokud byla dostatečně podobná tomu, co právě prožíváme, a nedokážeme přesně určit, že si pamatuje například jen vůni spojenou s hudbou, budeme mít pocit, že prožíváte něco „přes kopírák“. Že už to tady jednou bylo, tedy deja vu.
Pozor na okno!
Pokud si přivodíme úraz hlavy (například při autohavárii) nebo si nějakým jiným způsobem krátkodobě poškodíme vědomí (přeženeme to s konzumací alkoholu), může se pak stát, že si nepamatujeme události z průběhu úrazu, případně alkoholového opojení a z doby krátce před ním. To je způsobeno tím, že proces „otiskování“ vzpomínek do dlouhodobé paměti není jednorázový, ale vyžaduje určitý časový úsek. Pokud při ukládání dojde k poškození biochemických drah (ať už pokusně elektrošokem, působením alkoholu, nebo traumatem), vzpomínky se prostě do dlouhodobé paměti nezapíší a jsou ztraceny. Prostě jako všechny ostatní nedůležité okolnosti, které pouštíme jedním uchem dovnitř a druhým zas ven.
Ráno moudřejší večera
Neurony hipokampu toho přes noc rozhodně nenaspí tolik, kolik šedá kůra mozková. Během REM fáze (neboli fáze rychlých pohybů očí) se šťourají v čerstvých vzpomínkách, různě si je rovnají a pouštějí nám je trochu pomatené ve formě snů.
Tohle přehrabování má za následek, že se uložené informace jednak upevní, jednak si v nich kupodivu uděláme pořádek a ráno se nám lépe reprodukují. Když si vzpomeneme na některé podivnosti, do kterých hipokampus dokáže ve snu zašmodrchat například dojmy z počítačové hry, „prožívané“ těsně před usnutím, je opravdu s podivem, že ráno je s nimi zase všechno jak má být.
Více se dozvíte:
Klinická neurologie, Triton 2004
www.medicalnewstoday.com
www.web-us.com/memory
