Περίληψη: Η διερεύνηση της ενδοκυτταρικής μεταβολικής συνεργασίας σε όλο το σύστημα ως μηχανισμός μάθησης προσφέρει υπόσχεση για καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η μνήμη και η μάθηση εμφανίζονται στον εγκέφαλο.
Η διερεύνηση των προγνωστικών ιδιοτήτων του νευρωνικού μεταβολισμού μπορεί να συμβάλει στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι άνθρωποι μαθαίνουν και θυμούνται.
Αυτό το βασικό εύρημα από μια εξέταση των μοριακών μηχανισμών μάθησης και μνήμης που διεξήχθη από επιστήμονες από τη Ρωσία και τις ΗΠΑ δημοσιεύτηκε στο Neuroscience & Biobehavioral Reviews .
Η αναδυόμενη τάση στη νευροεπιστήμη είναι να θεωρείται η εργασία των νευρώνων ως προκαταρκτική και προσανατολισμένη στο μέλλον, αν και αυτή η προσέγγιση δεν είναι ακόμη κυρίαρχη και εμφανίζεται σε λίγες μόνο δημοσιεύσεις.
Σε μια εργασία με τίτλο «Νευρωνικός μεταβολισμός στη μάθηση και στη μνήμη: Η προοπτική της προληπτικής δραστηριότητας», ο Yuri I. Alexandrov, Καθηγητής HSE και Επικεφαλής του Εργαστηρίου Ψυχοφυσιολογίας VB Shvyrkov στο Ινστιτούτο Ψυχολογίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών και ο Mikhail V. Pletnikov, Ο καθηγητής του Τμήματος Φυσιολογίας στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, στο Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο, υποστηρίζει ότι οι νευρώνες συμπεριφέρονται προληπτικά επειδή προσπαθούν να επιβιώσουν—όπως όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί.
Οι νευρώνες χρησιμοποιούν μικροπεριβαλλοντικούς μεταβολίτες ως «τροφή» και η νευρωνική παλμική δραστηριότητα στοχεύει στη λήψη αυτών των μεταβολιτών. Αντί να ανταποκρίνονται σε ένα εισερχόμενο σήμα, οι νευρώνες ενεργοποιούν προληπτικά μια εισροή απαραίτητων ουσιών στο κύτταρο, όπως οι νευροδιαβιβαστές.
Ο Γιούρι Αλεξάνροφ, καθηγητής στη Σχολή Ψυχολογίας HSE, είπε: «Όταν ένα εξειδικευμένο σύνολο νευρώνων μας πυροδοτείται μαζί, ενεργούμε για να επιτύχουμε ένα συμπεριφορικό αποτέλεσμα, ενώ οι νευρώνες αποκτούν επίσης το δικό τους μικρο-αποτέλεσμα με τη μορφή των απαραίτητων μεταβολιτών.
«Αυτή η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί ως μεταβολική συνεργασία των κυττάρων, που περιλαμβάνει όχι μόνο νευρώνες αλλά και νευρογλοιακά, σωματικά, αδενικά, μυϊκά και άλλα κύτταρα σε όλο το σώμα.
«Αυτή η αρχή του πώς λειτουργούν τα κύτταρα είναι κεντρική για τη μάθηση, πράγμα που ουσιαστικά σημαίνει τη δημιουργία ομάδων σε όλο το σύστημα μεταβολικά συνεργαζόμενων κυττάρων που καθοδηγούν την ανθρώπινη συμπεριφορά».
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι για μεγάλο χρονικό διάστημα, το παράδειγμα «ερέθισμα-απόκριση» ήταν κυρίαρχο στη μελέτη των μοριακών μηχανισμών μάθησης και μνήμης. Θεωρήθηκε ότι όπως ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα ανταποκρίνεται στα περιβαλλοντικά ερεθίσματα, οι νευρώνες ανταποκρίνονται σε εισερχόμενες ώσεις που προκαλούν διέγερση ορισμένων τμημάτων της μεμβράνης του νευρώνα. Ο νευρώνας είτε πυροδοτείται είτε δεν πυροδοτείται, ανάλογα με το αν η διέγερση φτάνει ή όχι σε ένα συγκεκριμένο όριο.
Πίσω στη δεκαετία του 1930-1970, ο Ρώσος φυσιολόγος Peter Anokhin ανέπτυξε τη θεωρία του για τα λειτουργικά συστήματα, συμπεριλαμβανομένης της έννοιας της «ολοκληρωτικής δραστηριότητας των νευρώνων», σύμφωνα με την οποία η διέγερση ενός νευρώνα προκαλεί ενδονευρωνικές χημικές διεργασίες – αντί για άθροισμα των τοπικών διεγέρσεων στη μεμβράνη. . Αυτές οι χημικές διεργασίες οδηγούν σε νευρωνική ακίδα.
Με βάση τη θεωρία του Anokhin, ο μαθητής του Vyacheslav Shvyrkov και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν μια προσέγγιση προσανατολισμένη στα συστήματα στη μελέτη των νευρώνων. Ωστόσο, η κατανόηση της αλληλουχίας των γεγονότων από τον Anokhin ήταν παραδοσιακή: η διέγερση ενός νευρώνα έρχεται πρώτη, ακολουθούμενη από μια απόκριση.
«Ένα σημαντικό πρόσφατο βήμα στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργούν οι νευρώνες ήταν η ιδέα ότι η προληπτική δραστηριότητα ενός νευρώνα, και όχι μια εξωτερική ώθηση, είναι αυτό που έρχεται πρώτο. Ο νευρώνας δεν ανταποκρίνεται στην εισερχόμενη διέγερση, αλλά πυροδοτεί προληπτικά μια εισροή δραστηριότητας», εξηγεί ο Alexandrov.
Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι η διερεύνηση της διακυτταρικής μεταβολικής συνεργασίας σε όλο το σύστημα ως μηχανισμός μάθησης θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη περιοχή εστίασης για περαιτέρω πειραματική έρευνα.
Αυτή η προσέγγιση, πιστεύουν, θα μπορούσε να οδηγήσει σε ανακαλύψεις στη μελέτη της συμπεριφοράς των κακοήθων κυττάρων και στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για τον καρκίνο.
«Οι κακοήθειες αποτελούνται από κύτταρα που συνεργάζονται μεταβολικά όχι μόνο με το άμεσο περιβάλλον τους αλλά και με άλλα κύτταρα του σώματος. Σκοπεύουμε να διεξάγουμε πειραματικές μελέτες για να διερευνήσουμε τις αντιδράσεις των καρκινικών κυττάρων σε εκ διαμέτρου αντίθετες μεμονωμένες συμπεριφορές, όπως η προσπάθεια για ένα επιθυμητό γεγονός ή η αποφυγή ενός ανεπιθύμητου ή επικίνδυνου. Αυτό μπορεί να μας δώσει μια εικόνα για το πώς διάφορες κυτταρικές ενσωματώσεις σε όλο το σύστημα επηρεάζουν την επιβίωση των καρκινικών κυττάρων.
«Ως αποτέλεσμα, ελπίζουμε να προτείνουμε μια αποτελεσματική προσέγγιση για τον επηρεασμό των καρκινικών κυττάρων μέσω της ανθρώπινης συμπεριφοράς», καταλήγει ο Alexandrov.
Πηγή: neurosciencenews.com
