Synapses överför elektriska signaler. Svitlana Pavliuk
Under de första veckorna av det nya året följs resolutioner ofta av försök att lära sig nya beteenden som förbättrar hälsan. Vi hoppas att gamla dåliga vanor försvinner och nya hälsosamma vanor kommer att bli automatiska.
Men hur kan vår hjärna omprogrammeras för att säkerställa att en ny hälsovanor kan läras och behållas?
Hebbisk lärande
I 1949, kanadensisk psykolog Donald Hebb föreslog teorin om hebbisk inlärning för att förklara hur en inlärningsuppgift omvandlas till ett långsiktigt minne. På så sätt behålls hälsosamma vanor automatiskt efter deras kontinuerliga upprepning.
Lärande och minne är en följd av hur våra hjärnceller (neuroner) kommunicerar med varandra. När vi lär oss, kommunicerar neuroner genom molekylära överföringar som hoppar över synapser som producerar en minneskrets. Känd som långsiktig potentiering (LTP), desto oftare upprepas en inlärningsuppgift, ju oftare överföringen fortsätter och desto starkare blir en minneskrets. Det är denna unika förmåga hos neuroner att skapa och stärka synaptiska förbindelser genom upprepad aktivering som leder till hebbiskt lärande.
Minne och hippocampus
Förståelsen av hjärnan kräver utredning genom olika tillvägagångssätt och från en mängd olika specialiteter. Fältet kognitivt neurovetenskap utvecklades initialt genom ett litet antal pionjärer. Deras experimentella mönster och observationer ledde till grunden för hur vi förstår lärande och minne idag.
Donald Hebbs bidrag till McGill University är fortfarande drivkraften för att förklara minnet. Under hans övervakning, neuropsykolog Brenda Milner studerade en patient med nedsatt minne efter en lobektomi. Ytterligare studier med neurokirurg Wilder Penfield möjliggjorde Milner att utöka sin studie av minne och lärande hos patienter efter hjärnkirurgi.
Milners genombrott inträffade när man studerade en patient som hade genomgått avlägsnande av hippocampus på båda sidor av hjärnan och ledde till amnesi. Hon märkte att patienten fortfarande kunde lära sig nya uppgifter men inte kunde överföra dem till långsiktigt minne. På detta sätt, hippocampus identifierades som den plats som krävs för överföring av korttidsminne till långsiktigt minne där hebbisk lärande äger rum.
I 2014, i åldern av 95, vann Milner Norska Kavli-priset i neurovetenskap för hennes 1957-upptäckt av hippocampusens betydelse i minnet.
Också belönad med Kavli i 2014 var neuroscientist John O'Keefe, som upptäckte att hippocampus också höll placera celler att skapa en kognitiv karta vilket gör det möjligt för oss att gå från en plats till en annan genom vårt minne. O'Keefe fick också 2014 Nobelpriset i medicin.
Den upprepade neuronaktivering i hippocampus leder faktiskt till att minnet avslöjades av neuroscientist Tim Bliss; för denna forskning fick Bliss den Lundbeckfondens hjärnpris i 2016.
Sammantaget etablerade Milner, Bliss och O'Keefe Hebbats paradigm och hans berömda axiom: "Neuroner som brinner ihop, slår samman."
Minne i icke-mänskliga djur
Viktiga framsteg i icke-mänskliga organismer lär oss om minnesmekanismer som kan tillämpas på människor. Columbia University Eric Kandel tilldelades 2000 Nobelpriset i medicin för hans snygga val av havslakan (Aplysia) att förstå hebbisk lärande.
Kandel producerade avgörande bevis på att minnet var en konsekvens av upprepad signalering till en neuron som svarade på en inlärningsuppgift som skulle utlösa produktionen av ribonukleinsyra (RNA). Slutresultatet var ett nytt proteinuttryck som ledde till ökningar i synaptiska anslutningar.
{youtube}ZAIb8sC9dAo{/youtube}
Nästa språng framåt hände vid McGill när molekylärbiolog Nahum Sonenberg avslöjade en nyckelmekanism som reglerar minnesbildning i hippocampus, nämligen proteinsyntesinitieringsfaktor. Upptäckten visade att under minnesbildningen är det proteinsyntesinitieringsfaktorn i neuronerna i hippocampus som påverkar omprogrammeringen som är nödvändig för genereringen av "ledningar" av nya synaptiska anslutningar.
Ett minnepiller?
Sonenbergs arbete skakade världen av forskare som arbetar med hur proteinsyntesen kontrollerades. En av de mest framträdande inom området kontaktades molekylärbiologen Peter Walter av Sonenberg. Tillsammans identifierade de en kemisk förening de heter ISRIB som skulle påverka samma initieringsfaktor för proteinsyntes, vars betydelse upptäcktes av Sonenberg.
Resultaten var spektakulära, med en fantastisk förbättring av minnet hos möss efter administrering av ISRIB. Walter har nu utvidgat detta för att inkludera minnesåterställning hos möss som återhämtar sig från hjärntrauma.
I dag är alla framsteg noggrant granskade eftersom minnesproblem hos människor - från åldersrelaterad minnesskada till demens mot Alzheimers - ligger nära pandemiska nivåer hos äldre. Världshälsoorganisationen uppskattar att 10 miljoner patienter per år diagnostiseras med demens ensam med ett totalt globalt tal uppskattat till 50 miljoner.
Om författaren
John Bergeron, emeritus Robert Reford professor och professor i medicin, McGill University. John Bergeron erkänner tacksamt Kathleen Dickson som medförfattare.
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
at InnerSelf Market och Amazon
