Mózg ma własną centralę telefoniczną. Nowe odkrycie wyjaśnia, jak nie zapominamy
Naukowcy odkryli w hipokampie „przełącznik pamięci”, który pozwala mózgowi uczyć się nowych rzeczy bez kasowania starych. To wyjaśnienie jednej z największych zagadek neuronauki.
pl.
👁 124 przeczytań
- Około jedna czwarta neuronów w obszarze CA1 hipokampa działa jak centralka telefoniczna, rozdzielając strumienie nowych i starych danych, by się nie pomieszały.
- Podczas snu, w trakcie ostrych fal ripplingowych, neurony CA1 odtwarzają dzienne wzorce aktywności, konsolidując wspomnienia i utrzymując ścieżkę z hipokampa do kory.
- Odkrycie może pomóc rozwiązać problem katastroficznego zapominania w sieciach neuronowych, które kasują wcześniejszą wiedzę po nauczeniu się nowego zadania.
Jak to możliwe, że każdego dnia przyswajamy nowe informacje, a zarazem nie tracimy tych sprzed lat? Przez dekady neuronaukowcy głowili się nad tym paradoksem. Teraz zespół z NYU Langone Health znalazł odpowiedź. W głębi mózgu działa coś na kształt centrali telefonicznej - grupa komórek, która rozdziela strumienie danych tak, by się nie pomieszały.
Wyniki opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature pokazują, że około jedna czwarta neuronów w obszarze hipokampa zwanym CA1 pełni funkcję fizycznego „hubu”. Łączy sygnały przychodzące z regionem CA3 z wychodzącymi do kory retrosplenialnej, odpowiedzialnej za nawigację i odtwarzanie scen. Kluczowy jest przy tym sposób przekazywania informacji - te same komórki, które odbierają dane, wysyłają je dalej w zupełnie innym wzorcu aktywności.
Jak działa przełącznik pamięci
Wyobraźmy sobie, że wchodzimy do nowego pomieszczenia. Mózg musi zapamiętać jego układ, nie tracąc przy tym znajomości własnego domu. Badacze odkryli, że neurony CA1 działają jak przełącznica telefoniczna: odbierają szybko zmieniające się sygnały z CA3, ale gdy przekazują je do kory retrosplenialnej, zmieniają rytm odpalania. Dzięki temu strumienie danych pozostają rozdzielone, mimo że korzystają z tych samych komórek.
„Nasze odkrycie pomaga wyjaśnić, jak pamięć może być jednocześnie plastyczna i trwała” - mówi Joaquín Gonzalez, doktorant z NYU Grossman School of Medicine i współautor badania. „Zmieniając sposób, w jaki te same komórki odpalają razem, zamiast włączać nowe neurony, mózg utrzymuje porządek i chroni starsze wspomnienia”.
Nocne powtórki utrwalają wiedzę
To jednak nie wszystko. Naukowcy odkryli, że neurony CA1 nie odpoczywają po dniu pełnym wrażeń. Podczas snu, w trakcie tak zwanych ostrych fal ripplingowych (sharp-wave ripples), odtwarzają one dzienne wzorce aktywności. Dzięki temu ścieżka z hipokampa do kory pozostaje otwarta, a wspomnienia są konsolidowane.
Zespół zarejestrował aktywność setek pojedynczych neuronów jednocześnie u sześciu myszy biegających po torze z nagrodą wodną. Wykorzystali do tego elektrody o wysokiej gęstości, co pozwoliło śledzić sygnały w kilku obszarach mózgu naraz. „Nasze odkrycie było możliwe, ponieważ po raz pierwszy udało nam się rejestrować setki neuronów we wszystkich kluczowych regionach jednocześnie u swobodnie poruszających się zwierząt” - dodaje Mihály Vöröslakos, współautor badania.
Google · Twoje źródłaPromptowy wyżej w Twoim Google - jednym kliknięciemDodaj do preferowanych źródeł →„Odkrycie 'przełącznika pamięci’ głęboko w hipokampie może dostarczyć wskazówek, jak obwody pamięci zawodzą w chorobie Alzheimera” - komentuje Zhe S. Chen, profesor psychiatrii i neuronauki na NYU Grossman School of Medicine.
Lekcja dla sztucznej inteligencji
Wyniki badania znaczą nie tylko dla medycyny. Wskazują też drogę do rozwiązania problemu, który od lat trapi twórców sztucznej inteligencji - katastroficznego zapominania. Gdy sieć neuronową uczy się nowego zadania, często kasuje wcześniej zdobytą wiedzę. Mózg radzi sobie z tym dzięki opisanemu mechanizmowi.
„Pokazując, jak mózg ssaków chroni wspomnienia podczas uczenia się, nasze badania mogą dostarczyć biologicznego planu dla projektowania następnej generacji sztucznej inteligencji, która będzie mogła aktualizować się w sposób ciągły bez nadpisywania tego, co już zdobyła” - mówi György Buzsáki, profesor neuronauki na NYU Grossman School of Medicine i współautor badania.
Zespół planuje teraz sprawdzić, czy podobne mechanizmy przełącznikowe występują w innych obwodach pamięci. Badanie, choć przeprowadzone na myszach w kontrolowanym środowisku, otwiera nowy rozdział w rozumieniu plastyczności i stabilności ludzkiego umysłu. Może też przybliżyć nas do terapii chorób neurodegeneracyjnych, w których to właśnie zdolność oddzielania starych i nowych wspomnień ulega stopniowemu zatarciu.
Cały tydzień w AI, w jednym mailu
Wybrane premiery, narzędzia i analizy. Raz w tygodniu, prosto do skrzynki.
Zapisz się za darmo →Najczęstsze pytania
Dlaczego mózg nie zapomina starych wspomnień, ucząc się nowych rzeczy?
Neurony CA1 w hipokampie odbierają sygnały z regionu CA3, ale przekazują je do kory retrosplenialnej w zupełnie innym wzorcu aktywności, dzięki czemu strumienie danych pozostają rozdzielone. Te same komórki pełnią funkcję przełącznicy, zmieniając rytm odpalania zamiast angażować nowe neurony.
Co to są ostre fale ripplingowe i jak wpływają na pamięć?
Ostre fale ripplingowe (sharp-wave ripples) to wzorce aktywności mózgu występujące podczas snu, w których neurony CA1 odtwarzają dzienne wzorce aktywności. Dzięki temu ścieżka z hipokampa do kory pozostaje otwarta i wspomnienia są konsolidowane.
Jak przeprowadzono badanie dotyczące mechanizmu pamięci w hipokampie?
Zespół z NYU Langone Health rejestrował aktywność setek pojedynczych neuronów jednocześnie u sześciu myszy biegających po torze z nagrodą wodną. Użyto elektrod o wysokiej gęstości, co pozwoliło śledzić sygnały w kilku obszarach mózgu naraz.
Czy odkrycie mechanizmu pamięci w hipokampie ma znaczenie dla choroby Alzheimera?
Tak - według Zhe S. Chena, profesora psychiatrii i neuronauki na NYU Grossman School of Medicine, odkrycie przełącznika pamięci w hipokampie może dostarczyć wskazówek, jak obwody pamięci zawodzą w chorobie Alzheimera. W chorobach neurodegeneracyjnych zdolność oddzielania starych i nowych wspomnień ulega stopniowemu zatarciu.
Miniatury na YouTube z AI: sprawdziłem, które są czytelne w telefonieArtykuły
Najlepsze aplikacje AI na telefon w 2026 roku: 14 programów na Androida i iPhone, które naprawdę warto miećArtykuły
Jak wejść do Google Discover? Poradnik po darmowy ruch z telefonówArtykułyPodobne tematy na Promptowym
