"MOKYTIS NAUJŲ dalykų sunku. Prisiminti tai, kas jau išmokta, yra sunkiau. Bet kuri sėkminga mokymosi sistema, nesvarbu, ar tai būtų smegenys, ar dirbtinio intelekto programinės įranginys, turi rasti tinkamą stabilumo ir lankstumo pusiausvyrą. Jis turi būti pakankamai stabilus, kad prisimintų svarbius senus dalykus, tačiau pakankamai lankstus, kad išmoktų naujų, nesunaikindamas senų atminties pėdsakų – pageidautina tol, kol jis egzistuoja.Mokymasis yra smegenų nervinio ryšio modelio pokyčių rezultatas. Kiekviena nervų ląstelių jungtis, vadinama sinapse, yra mažytis tarpelis tarp šakų, išsišakojančių iš tokių ląstelių, galų. Pranešimai šokinėja per šias spragas molekulių, vadinamų neurotransmiteriais, pavidalu. Dabartiniais skaičiavimais, žmogaus smegenyse yra 600 trilijonų sinapsių.
Taigi, kaip išspręsti stabilumo ir plastiškumo dilemą, ypač kai smegenys sensta ir tarsi prisipildo? Dimitros Vardalaki, Kwanghun Chung ir Marko Harnetto Masačusetso technologijos instituto tyrimai, ką tik paskelbti žurnale Nature, rodo, kad vienas iš būdų yra išsaugoti atmintį formuojančią vaikų sinapsę iki pilnametystės. Tai vadinamos tyliosiomis sinapsėmis.
Tyliosios sinapsės, kurios, kaip rodo jų pavadinimas, neperduoda jokio signalo iš vienos nervinės ląstelės į kitą, dažnai randamos plonų, nesubrendusių nervinių ląstelių išsikišimų, vadinamų filopodijomis, galuose.
Iki šiol buvo manoma, kad jie išnyksta, smegenims bręstant. Tačiau daktarai Vardalaki, Chungas ir Harnettas įrodė ne tik, kad jie yra suaugusiuose, bet ir kad jie yra dažni, bent jau pelėse. Kiek daugiau, nei ketvirtadalis jungčių, kurias jie atrinko suaugusių pelių regos žievėje, buvo tylios filopodijos sinapsės. O pelių ir žmonių smegenys yra pakankamai panašios, kad kažkas panašaus beveik neabejotinai galioja ir žmonėms.
Norėdami atlikti filopodijų paiešką, trijulė naudojo jautrią mikroskopijos techniką, vadinamą e MAP. Jie ištyrė 2234 sinapses tarp žievės nervų ląstelių, vadinamų piramidiniais neuronais (nuotraukoje), kurių kiekviena turi tūkstančius sinapsių. Pakanka pažvelgti per e MAP mikroskopą, kad būtų galima nustatyti, kurios ląstelių iškyšos yra filopodijos. Tačiau jis negali parodyti, kurios sinapsės iš jų tyli.
Norėdami tai padaryti, jie turėjo išbandyti, kaip filopodijos reaguoja į glutamatą, pagrindinį smegenų sužadinimo neuromediatorių. Pirmiausia jie turėjo tiekti kontroliuojamą glutamato srautą į konkrečią sinapsę, kurią norėjo išbandyti. Šiuo tikslu jie tiriamą neuroną užpylė sriuba su „narveliuose uždarytu“ glutamatu. Ši molekulės forma yra inertiška, kol nepateks į energijos iš dviejų lazerio spindulių susikirtimą.
Nukreipę tuos į tiriamąją sinapsę, jie galėjo išleisti iš narvelio neuromediatorių ir, išmatuodami elektrinį aktyvumą toje neurono dalyje, naudojant itin smulkų elektrodą, pamatyti, ar sinapsė sureagavo. Jie nustatė, kad subrendusios piramidinės neuronų iškyšos sukėlė elektrinį aktyvumą, kai buvo veikiamos glutamato, kaip ir tikėtasi. Filopodija to nepadarė, patvirtindama jų sinapsių tylą.
Tačiau tylios sinapsės yra nenaudingos, nebent jas galima įjungti tinkamu momentu. Ir mokslininkai patvirtino, kad tai įmanoma. Jie sugebėjo paskatinti tyliąsias filopodijos versijas paversti subrendusiomis, aktyviomis sinapsėmis, suporuodami imituotą glutamato išsiskyrimą su vėlesniu elektros energijos antplūdžiu neurono viduje.
Dėl šios įvykių poros per kelias minutes prasidės tylios sinapsės, rodančios aktyvioms sinapsėms būdingas receptorių molekules. Tas pats poravimas, taikomas brandžioms sinapsėms, nieko nedavė. Taip tyrėjai parodo, kad sunku pasiekti, kad subrendusi sinapsė pakeistų savo ryšio stiprumą (taip patenkinama dilemos stabilumo pusė), tačiau lengva pažadinti tyliąją (tenkinant plastiškumo pusę).
Kitas dalykas, kurį reikia ištirti, yra tai, kaip, kodėl ir kada atsiranda naujų filopodijų. Dr. Harnettas teigia, kad visų šių trokštančių mokytis tylių sinapsių ir filopodijų atradimas „yra svertas, padedantis suprasti suaugusiųjų mokymąsi ir suprasti, kaip galime pasiekti, kad jis nesumažėtų senstant arba ligos atveju“. [1]
· · · 1. "Silent synapses; Neuroscience." The Economist, 10 Dec. 2022, p. 70(US).
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą