Synapsa to miejsce, w którym następuje komunikacja błon komórkowych dwóch sąsiadujących ze sobą komórek nerwowych. Powszechnie przyjmuje się, że synapsy odgrywają kluczową rolę, jeśli chodzi o formowanie się pamięci u żywych organizmów – im częściej dane połączenie (czyli synapsa) jest używane, tym staje się silniejsze (czyli zwiększa swoją przepustowość) i wzmacnia pamięć powiązaną z tą synapsą.

Dobrym przykładem jest tu tabliczka mnożenia: w czasach podstawówki wszyscy znaliśmy ją na pamięć, a teraz nad niektórymi działaniami trzeba się kilka sekund zastanowić.

Jak dokładnie wygląda proces tworzenia wspomnień?

Naukowcy z USC wykorzystali do swoich badań gatunek ryby o nazwie Danio pręgowany, który jest powszechnie wykorzystywanym gatunkiem w badaniach neurologicznych. Mózg tego gatunku jest bowiem dość podobny do ludzkiego, z tym że ma o wiele prostszą budowę, a same ryby mają przezroczyste głowy, co dodatkowo ułatwia obserwację procesów zachodzących w ich umysłach.

Szczególnie jeśli do równania dodamy modyfikację genetyczną, która sprawia, że synapsy ryb staną się fluorescencyjne, co w połączeniu z obserwacjami prowadzonymi przy pomocy nowego typu mikroskopu laserowego pozwoliło na uzyskanie bardzo dokładnego wglądu w cały proces formowania się wspomnień. Korzystając z tej konfiguracji, zespół wykonał obrazowanie mózgów ryb zarówno przed, jak i po utworzeniu pamięci, aby zobaczyć, jak zmieniają się synapsy.

Żeby wywołać samo tworzenie się wspomnień, naukowcy uwarunkowali ryby w taki sposób, aby reagowały one na dwa bodźce: neutralny i nieprzyjemny. Ten nieprzyjemny polegał na ogrzewaniu głów zwierząt laserem podczerwonym generującym ciepło. Doświadczenie to było na tyle nieprzyjemne dla ryb, że starały się one odpłynąć od źródła światła. Naukowcy połączyli ten bodziec z innym światłem i po kilku godzinach treningu ryby zaczęły machać ogonami w odpowiedzi na samo światło, co wskazuje, że utworzyły pamięć skojarzeniową między światłem a ciepłem.

Największym zaskoczeniem podczas obserwacji formowania się tego wspomnienia było to, że zamiast procesu wzmacniania się wybranych synaps, naukowcy zaobserwowali że jeden obszar mózgu tworzy nowe synapsy, podczas gdy inny je eliminuje. Na podstawie tych obserwacji badacze twierdzą, że nowe wspomnienia kodowane są poprzez zmianę liczby synaps.

Carl Kesselman, główny autor badania podkreśla, że są to oczywiście bardzo wstępne wnioski, które należałoby potwierdzić dalszymi badaniami, które skupiłyby się na tym, jak na formowanie wspomnień wpływa generowanie i utrata synaps w mózgu. Kesselman zapowiada, że w kolejnym kroku spróbuje on wraz z zespołem wymazać synapsy z rybiego mózgu, sprawdzając tym samym, czy za pomocą tego procesu uda się również usunąć wspomnienia skojarzeniowe z rybiego mózgu.