Cum se formează memoria și unde este localizată în creier? Amintirile ar putea fi stocate în membranele neuronilor

Creierul este responsabil pentru controlul majorității activităților corpului. El stochează amintirilor noastre, iar capacitățile sale de procesare a informațiilor sunt cele care ne permit să învățăm.

Cum se formează memoria și unde este localizată în creier?

Deși neurologii au identificat diferite regiuni ale creierului în care sunt stocate amintirile, cum ar fi hipocampul din mijlocul creierului, neocortexul din stratul superior al creierului și cerebelul de la baza craniului, ei încă nu au identificat structuri moleculare specifice în acele regiuni implicate în memorie și învățare.

Cercetările echipei noastre de biofizicieni și chimiști sugerează că memoria ar putea fi localizată în membranele neuronilor.

Neuronii sunt unitățile fundamentale de lucru ale creierului. Ei sunt concepuți pentru a transmite informații către alte celule, permițând organismului să funcționeze.

Schimbările în sinapsele dintre neuroni sunt responsabile de învățare și memorie. Credit: KTSDESIGN/Science Photo Library via Getty Images

Joncțiunea dintre doi neuroni, numită sinapsă, și chimia care are loc între sinapse, în spațiul numit fantă sinaptică, sunt responsabile de învățare și memorie.

 

Spațiul dintre doi neuroni se numește sinapsă. OpenStax , CC BY

La un nivel mai fundamental, sinapsa este formată din două membrane: una asociată cu neuronul presinaptic care transmite informații și una asociată cu neuronul postsinaptic care primește informații. Fiecare membrană este alcătuită dintr-un strat dublu lipidic care conține proteine ​​și alte biomolecule.

Schimbările care au loc între aceste două membrane, cunoscute în mod obișnuit sub numele de plasticitate sinaptică, reprezintă mecanismul principal de învățare și memorie. Acestea includ variații ale cantităților unor proteine ​​din membrane, precum și ale structurii membranelor în sine.

Plasticitatea sinaptică poate fi clasificată ca fiind pe termen scurt, cea care durează de la milisecunde la câteva minute sau pe termen lung, cea care durează de la minute la ore sau mai mult. Procesele chimice care au loc între membranele presinaptice și postsinaptice în plasticitatea pe termen scurt conduc, în cele din urmă, la plasticitatea sinaptică pe termen lung.

Se crede că potențarea pe termen lung este mecanismul fiziologic din spatele învățării.

Deoarece oamenii de știință cred că principalul mod în care creierul procesează și stochează informații este prin aceste modificări pe termen lung ale sinapselor, ne-am întrebat dacă memoria ar putea fi stocată în stratul dublu lipidic al membranei.

Am descoperit că expunerea unui model al unui strat dublu lipidic simplu la stimularea electrică – similară cu stimularea utilizată în studiile asupra creierului – poate declanșa schimbări pe termen lung.

Remarcabil a fost că am reușit să generăm modificări în modelul nostru simplu de membrană fără proteinele neuronale asociate în mod obișnuit cu acestea. În plus, plasticitatea pe termen lung a persistat în modelul nostru timp de aproape 24 de ore fără nicio stimulare electrică suplimentară. Acest lucru sugerează că membrana neuronală poate fi responsabilă pentru stocarea memoriei.

Descoperirile noastre susţin ideea utilizării stratului dublu lipidic ca model pentru înțelegerea bazei moleculare a memoriei biologice. Acesta poate servi, de asemenea, ca platformă pentru calculul neuromorf, în care componentele de memorie ale unui computer sunt modelate după structura și funcția creierului uman.

În cele din urmă, stratul dublu lipidic poate fi, de asemenea, o potențială țintă terapeutică pentru a trata diferite afecțiuni neurologice.

Identificarea locului și a modului cum este stocată memoria în creier poate revoluționa concepția actuală privind învățarea și memoria și poate ghida dezvoltarea unor noi terapii pentru boli precum Alzheimer și Parkinson.

Traducere după Memories may be stored în the membranes of your neurons