Vědci zachytili moment, kdy mozek rybičky vytváří vzpomínky

Tým výzkumníků z Univerzity Jižní Kalifornie (USC) natočil mozky dánia pruhovaného (Brachydanio rerio), sladkovodní kaprovité ryby z jižní Asie, aby ukázal, jak mozek zpracovává a ukládá vzpomínky. Celý proces ovšem zahrnoval nemálo příprav.

Ve studii byla využita dánia, protože její mozek je podobný lidskému – na genetické i buněčné úrovni, a hlavně larvy této oblíbené laboratorní rybky jsou průhledné, což umožňuje přímý pohled na jejich živé mozky.

Do jejich těl byly vloženy miniaturní fluorescenční sondy, které umějí svým zářením signalizovat a tím detekovat aktivitu neuronů.

„Naše sondy mohou označovat synapse – spojení mezi neurony – v živém mozku, aniž by změnily jejich strukturu nebo funkci, což nebylo s předchozími nástroji možné,” pochlubil se vedoucí autor studie Don Arnold z USC.

S použitím inovativního mikroskopu, vynalezeného a doslova „ušitého na míru” na zmíněné americké univerzitě, byli vědci schopni studovat mozky ryb v průběhu času a porovnávat synapse a jejich změny.

Spoluautor celkem šest let trvajícího výzkumu Scott Fraser poznamenal, že pro experiment bylo zapotřebí najít rovnováhu mezi získáním vhodného materiálu, který by byl dostatečně kvalitní, aby badatelům poskytl odpovědi, ale „ne až tak velkolepý, abychom pomocí fotonů nakonec ryby nezahubili”.

Dřívější pokusy se prováděly na mrtvých vzorcích, zatímco tento experiment znamená, že odborníci disponují stovkami snímků nervové aktivity stejné ryby.

Vědci rybičky postupně „vycvičili” tak, aby si spojily rozsvícení světla s nepříjemným pocitem od infračerveného laseru, který jim byl namířen na hlavu. Ryby, které měly svou DNA pozměněnou tak, aby jejich synapse mohly být označeny fluorescenčním proteinem, který svítí při skenování laserem, se laseru pokoušely vyhnout plaváním pryč. Ryby, které si pamatovaly podmíněný reflex světla a laseru, švihaly ocasní ploutví, když se posléze rozsvítilo jen světlo bez použití laseru.

A již pět hodin po počáteční expozici laseru vědci změřili dramatické změny v synapsích a nervových funkcích daných živočichů.

Studie, která mapovala změny v mozku, přinesla překvapivé zjištění, že vytvářením vzpomínek se očividně vytvářejí buďto nové synapse, nebo se synapse zcela odstraní. Široce přijímaná teorie, že učení a vzpomínky posilují již existující synapse, nebyla prokázána.

„Posledních 40 let bylo všeobecně známo, že se učíte změnou síly synapsí, ovšem to není to, co jsme v tomto případě našli,” konstatoval podle serveru The Daily Mail spoluautor studie z USC, počítačový vědec Carl Kesselman.

Nové zkoumání navíc zjistilo, že negativní asociativní vzpomínky (jako výše zmíněný případ s laserem) se zdají být tvořeny v jiné části mozku než většina ostatních vzpomínek – v tzv. amygdale, párové mozkové struktuře, která je zodpovědná za emocionální reakce včetně „boje nebo útěku”, připomínají badatelé.

Profesor Arnold doplnil, že toto všechno je nejlepší možný výsledek, jaký mohli získat.

„Jistým dogmatem dosud bylo, že synapse mění svou sílu. Překvapilo mě, že jsme viděli fenomén tvorby a zániku, avšak nezaznamenali jsme změnu v síle synapsí,” dodal s tím, že tomu tak může být právě proto, že příslušná studie se soustředila na asociativní vzpomínky, které jsou mnohem „robustnější” než jiné.

Američtí odborníci se domnívají, že studie by mohla nabídnout průlom při hledání nových způsobů léčby například posttraumatické stresové poruchy (PTSD) a neurodegenerativních onemocnění.

Jelikož nový výzkum expertům umožní sledovat změny u synapsí, může to pomoci ukázat, jak se tvoří vzpomínky a proč jsou určité druhy vzpomínek silnější než jiné. Proto by to také nakonec mohlo pomoci s budoucí léčbou PTSD, u níž se předpokládá, že ji může probudit vytváření oněch asociativních vzpomínek.