Synapser sender elektriske signaler. Svitlana Pavliuk

I de første uger af det nye år ledsages beslutninger ofte af forsøg på at lære ny adfærd, der forbedrer sundheden. Vi håber, at gamle dårlige vaner forsvinder, og nye sunde vaner bliver automatiske.

Men hvordan kan vores hjerne omprogrammeres til at sikre, at en ny sundhedsvane kan læres og bevares?

Hebbisk læring

I 1949, canadisk psykolog Donald Hebb foreslået teorien om hebbisk læring for at forklare, hvordan en læringsopgave transformeres til en langtidshukommelse. På denne måde bliver sunde vaner automatisk bibeholdt efter deres kontinuerlige gentagelse.

Læring og hukommelse er en konsekvens af, hvordan vores hjerneceller (neuroner) kommunikerer med hinanden. Når vi lærer, kommunikerer neuroner gennem molekylære transmissioner, som hopper over synapser og producerer et hukommelseskredsløb. Kendt som langsigtet potentiering (LTP), jo oftere en læringsopgave gentages, jo oftere fortsætter transmissionen, og jo stærkere bliver et hukommelseskredsløb. Det er denne unikke evne hos neuroner til at skabe og styrke synaptiske forbindelser ved gentagen aktivering, der fører til hebbisk læring.

Hukommelse og hippocampus

At forstå hjernen kræver undersøgelse gennem forskellige tilgange og fra en række forskellige specialer. Området for kognitiv neurovidenskab udviklede sig oprindeligt gennem et lille antal pionerer. Deres eksperimentelle design og observationer førte til grundlaget for, hvordan vi forstår læring og hukommelse i dag.

Donald Hebbs bidrag ved McGill University er fortsat drivkraften til at forklare hukommelsen. Under hans opsyn, neuropsykolog Brenda Milner undersøgte en patient med nedsat hukommelse efter en lobektomi. Yderligere studier hos neurokirurg Wilder Penfield gjorde det muligt for Milner at udvide sit studie af hukommelse og indlæring hos patienter efter hjernekirurgi.

Milners gennembrud skete, mens han studerede en patient, der havde gennemgået fjernelse af hippocampus på begge sider af hjernen, hvilket førte til amnesi. Hun bemærkede, at patienten stadig kunne lære nye opgaver, men ikke kunne overføre dem til langtidshukommelsen. På denne måde vil hippocampus blev identificeret som det sted, der kræves for overførsel af korttidshukommelse til langtidshukommelse, hvor hebbisk læring finder sted.

I 2014, i en alder af 95, vandt Milner Norske Kavli-pris i neurovidenskab for hendes opdagelse i 1957 af hippocampus' betydning for hukommelsen.

Også belønnet med Kavli i 2014 var neuroforsker John O'Keefe, som opdagede, at hippocampus også husede placere celler at oprette en kognitivt kort gør det muligt for os at gå fra et sted til et andet gennem vores hukommelse. O'Keefe modtog også 2014 Nobelprisen i medicin.

At gentagne neuronal aktivering i hippocampus faktisk fører til hukommelse blev afsløret af neuroforsker Tim Bliss; for denne forskning modtog Bliss Lundbeckfondens Hjernepris i 2016.

Tilsammen etablerede Milner, Bliss og O'Keefe paradigmet for Hebb og hans berømte aksiom: "neuroner, der fyrer sammen, kobler sammen."

Hukommelse hos ikke-menneskelige dyr

Store fremskridt inden for ikke-menneskelige organismer lærer os om hukommelsesmekanismer, der kan anvendes på mennesker. Columbia Universitys Eric Kandel blev tildelt 2000 Nobelprisen i medicin for hans kloge valg af søsnegl (Aplysia) at forstå hebbisk læring.

Kandel fremlagde afgørende bevis for, at hukommelse var en konsekvens af den gentagne signalering til en neuron, der reagerede på en læringsopgave, der ville udløse produktionen af ​​ribonukleinsyre (RNA). Slutresultatet var ny proteinekspression, der førte til stigninger i synaptiske forbindelser.

{youtube}ZAIb8sC9dAo{/youtube}

Det næste spring fremad skete hos McGill, da molekylærbiolog Nahum Sonenberg afdækket en nøglemekanisme, der regulerer hukommelsesdannelsen i hippocampus, nemlig proteinsyntese initieringsfaktor. Opdagelsen afslørede, at under hukommelsesdannelse er det proteinsynteseinitieringsfaktoren i neuroner i hippocampus, der påvirker den omprogrammering, der er nødvendig for genereringen af ​​"ledningsføringen" af nye synaptiske forbindelser.

En hukommelsespille?

Sonenbergs arbejde rystede en verden af ​​videnskabsmænd, der arbejdede på, hvordan proteinsyntese blev kontrolleret. En af de mest fremtrædende på området, molekylærbiolog Peter Walter blev kontaktet af Sonenberg. Sammen identificerede de en kemisk forbindelse, de kaldte ISRIB som ville påvirke den samme proteinsyntese-initieringsfaktor, hvis betydning blev opdaget af Sonenberg.

Resultaterne var spektakulære med en fantastisk forbedring af hukommelsen hos mus efter administration af ISRIB. Walter har nu udvidet dette til at omfatte genoprettelse af hukommelse hos mus, der kommer sig efter hjernetraume.

I dag bliver alle fremskridt ivrigt undersøgt, da hukommelsesforstyrrelser hos mennesker - fra aldersrelateret hukommelsessvækkelse til demens til Alzheimers - er tæt på pandemiske niveauer hos ældre. Verdenssundhedsorganisationen anslår, at 10 millioner patienter om året bliver diagnosticeret med demens alene med et samlet globalt antal anslået til 50 mio.

Om forfatteren

John Bergeron, emeritus Robert Reford professor og professor i medicin, McGill University. John Bergeron anerkender taknemmeligt Kathleen Dickson som medforfatter.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon