ไซแนปส์ส่งสัญญาณไฟฟ้า Svitlana Pavliuk

ในช่วงสัปดาห์แรกของปีใหม่ ปณิธานมักจะมาพร้อมกับความพยายามที่จะเรียนรู้พฤติกรรมใหม่ ๆ ที่ปรับปรุงสุขภาพ เราหวังว่านิสัยที่ไม่ดีแบบเก่าจะหายไปและนิสัยที่ดีต่อสุขภาพใหม่จะกลายเป็นแบบอัตโนมัติ

แต่สมองของเราจะตั้งโปรแกรมใหม่ได้อย่างไรเพื่อให้มั่นใจว่านิสัยสุขภาพใหม่สามารถเรียนรู้และรักษาไว้ได้?

การเรียนรู้ Hebbian

ในปี 1949 นักจิตวิทยาชาวแคนาดา โดนัลด์เฮบบ เสนอทฤษฎีการเรียนรู้ Hebbian เพื่ออธิบายว่างานการเรียนรู้เปลี่ยนเป็นหน่วยความจำระยะยาวได้อย่างไร ด้วยวิธีนี้ นิสัยที่ดีต่อสุขภาพจะคงอยู่โดยอัตโนมัติหลังจากการทำซ้ำอย่างต่อเนื่อง

การเรียนรู้และความจำเป็นผลมาจากวิธีที่เซลล์สมองของเรา (เซลล์ประสาท) สื่อสารกัน เมื่อเราเรียนรู้ เซลล์ประสาทจะสื่อสารผ่านการส่งสัญญาณระดับโมเลกุลที่ข้ามผ่านประสาทสัมผัสที่สร้างวงจรหน่วยความจำ เรียกว่า potentiation ระยะยาว (LTP) ยิ่งมีงานการเรียนรู้ซ้ำบ่อยเท่าใด การส่งสัญญาณจะดำเนินต่อไปบ่อยขึ้นและวงจรหน่วยความจำก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น เป็นความสามารถเฉพาะตัวของเซลล์ประสาทในการสร้างและเสริมสร้างการเชื่อมต่อ synaptic โดยการกระตุ้นซ้ำๆ ซึ่งนำไปสู่การเรียนรู้ของ Hebbian

หน่วยความจำและฮิปโปแคมปัส

การทำความเข้าใจสมองจำเป็นต้องมีการตรวจสอบโดยใช้วิธีการต่างๆ และจากความเชี่ยวชาญที่หลากหลาย สาขาประสาทวิทยาการรู้คิดเริ่มแรกพัฒนาผ่านผู้บุกเบิกจำนวนน้อย การออกแบบเชิงทดลองและการสังเกตของพวกเขานำไปสู่รากฐานสำหรับวิธีที่เราเข้าใจการเรียนรู้และความจำในปัจจุบัน

การมีส่วนร่วมของ Donald Hebb ที่ McGill University ยังคงเป็นแรงผลักดันในการอธิบายความทรงจำ ภายใต้การดูแลของเขา นักประสาทวิทยา เบรนด้ามิลเนอร์ ศึกษาผู้ป่วยที่มีความจำเสื่อมหลังการผ่าตัดตัดกระดูกทิ้ง การศึกษาเพิ่มเติมกับศัลยแพทย์ระบบประสาท ไวล์เดอร์ เพนฟิลด์ ช่วยให้มิลเนอร์ขยายการศึกษาความจำและการเรียนรู้ในผู้ป่วยหลังการผ่าตัดสมอง

ความก้าวหน้าของมิลเนอร์เกิดขึ้นขณะศึกษาผู้ป่วยที่ได้รับการผ่าตัดเอาฮิบโปแคมปัสออกจากสมองทั้งสองข้างจนทำให้ความจำเสื่อม เธอสังเกตเห็นว่าผู้ป่วยยังสามารถเรียนรู้งานใหม่ ๆ แต่ไม่สามารถถ่ายโอนไปยังหน่วยความจำระยะยาวได้ ด้วยวิธีนี้ ฮิปโปแคมปัสถูกระบุว่าเป็นพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนหน่วยความจำระยะสั้นไปยังหน่วยความจำระยะยาวที่มีการเรียนรู้ภาษาฮีบเบียน.

ในปี 2014 ตอนอายุ 95 มิลเนอร์ได้รับรางวัล รางวัล Kavli ของนอร์เวย์ ในด้านประสาทวิทยาสำหรับการค้นพบความสำคัญของฮิปโปแคมปัสในปี 1957 ต่อความทรงจำของเธอ

นอกจากนี้ยังได้รับรางวัล Kavli ในปี 2014 คือนักประสาทวิทยา John O'Keefe ซึ่งค้นพบว่าฮิปโปแคมปัสยังอาศัยอยู่ วางเซลล์ เพื่อสร้าง a แผนที่ความรู้ความเข้าใจ ทำให้เราสามารถไปจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านความทรงจำของเรา O'Keefe ยังได้รับ รางวัลโนเบล สาขาการแพทย์ ประจำปี 2014.

นักประสาทวิทยาค้นพบการกระตุ้นเซลล์ประสาทซ้ำๆ ในฮิบโปแคมปัสทำให้เกิดความจำ ทิมบลิส; สำหรับการวิจัยครั้งนี้ บลิสได้รับ รางวัลสมองของมูลนิธิลุนด์เบ็ค ใน 2016

เมื่อนำมารวมกัน Milner, Bliss และ O'Keefe ได้กำหนดกระบวนทัศน์ของ Hebb และสัจพจน์ที่โด่งดังของเขา: "เซลล์ประสาทที่ยิงเข้าด้วยกัน, เชื่อมเข้าด้วยกัน"

ความทรงจำในสัตว์ที่ไม่ใช่มนุษย์

ความก้าวหน้าที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่มนุษย์สอนเราเกี่ยวกับกลไกหน่วยความจำที่สามารถนำไปใช้กับมนุษย์ได้ Eric Kandel แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้รับรางวัล รางวัลโนเบล สาขาการแพทย์ ประจำปี 2000 สำหรับการเลือกอันชาญฉลาดของเขาของ ทากทะเล (Aplysia) เพื่อทำความเข้าใจการเรียนรู้ Hebbian

Kandel สร้างหลักฐานที่แน่ชัดว่าความจำเป็นผลมาจากการส่งสัญญาณซ้ำไปยังเซลล์ประสาทที่ตอบสนองต่องานการเรียนรู้ที่จะกระตุ้นการผลิตกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) ผลลัพธ์ที่ได้คือการแสดงออกของโปรตีนใหม่ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการเชื่อมต่อแบบซินแนปติก

{youtube}ZAIb8sC9dAo{/youtube}

การก้าวกระโดดครั้งต่อไปเกิดขึ้นที่ McGill เมื่อนักชีววิทยาระดับโมเลกุล นาฮูม โซเนนเบิร์ก ค้นพบกลไกสำคัญที่ควบคุมการสร้างความจำในฮิปโปแคมปัส กล่าวคือ ปัจจัยเริ่มต้นการสังเคราะห์โปรตีน. การค้นพบนี้เปิดเผยว่าในระหว่างการสร้างหน่วยความจำ ปัจจัยเริ่มต้นของการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ประสาทของฮิบโปแคมปัสนั้นส่งผลต่อการตั้งโปรแกรมใหม่ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้าง "การเดินสาย" ของการเชื่อมต่อแบบซินแนปติกใหม่

ยาความจำ?

ผลงานของ Sonenberg เขย่าโลกของนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีน ปีเตอร์ วอลเตอร์ นักชีววิทยาระดับโมเลกุลที่โดดเด่นที่สุดคนหนึ่งได้รับการติดต่อจากโซเนนเบิร์ก พวกเขาร่วมกันระบุ a สารประกอบทางเคมีที่มีชื่อว่าISRIB ที่จะส่งผลต่อปัจจัยการเริ่มต้นการสังเคราะห์โปรตีนเดียวกันกับที่ Sonenberg ค้นพบความสำคัญ

ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าทึ่ง ด้วยการพัฒนาหน่วยความจำในหนูที่น่าทึ่งหลังจากให้ยา ISRIB วอลเตอร์ได้ขยายขอบเขตนี้เพื่อรวมการฟื้นฟูหน่วยความจำในหนูที่ฟื้นตัวจากอาการบาดเจ็บที่สมอง

ทุกวันนี้ ความก้าวหน้าต่างๆ ได้รับการพิจารณาอย่างถี่ถ้วนเนื่องจากความผิดปกติของหน่วยความจำในมนุษย์ ตั้งแต่ความจำเสื่อมที่เกี่ยวข้องกับอายุ ภาวะสมองเสื่อม จนถึงโรคอัลไซเมอร์ อยู่ในระดับที่ใกล้จะเกิดโรคระบาดในผู้สูงอายุ องค์การอนามัยโลกประเมินว่าผู้ป่วย 10 ล้านคนต่อปีได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคสมองเสื่อมเพียงอย่างเดียว โดยมียอดรวมทั่วโลกประมาณ 50 ล้านคน

เกี่ยวกับผู้เขียน

John Bergeron, กิตติคุณ Robert Reford ศาสตราจารย์และศาสตราจารย์ด้านการแพทย์, มหาวิทยาลัย McGill John Bergeron รู้สึกขอบคุณ Kathleen Dickson ในฐานะผู้เขียนร่วม

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน