Pamięć krótkotrwała i długotrwała jest w różnych miejscach mózgu

Często się zdarza, że bez problemu przypominamy sobie zdarzenia, nazwiska sprzed jakiegoś czasu, a nie pamiętamy osoby poznanej na dzisiejszym przyjęciu. Przyczyną są dwa rodzaje pamięci krótkotrwała i długotrwała. Okazuje się, że obie z nich działają na zupełnie innych zasadach i występują w różnych miejscach mózgu.

Pamięć krótkotrwała i długotrwała występuje prawie u wszystkich zwierząt w tym u owadów. Udało się to dokładnie prześledzić je działanie na przykładzie muszek (Drosophila) w pracach przeprowadzonych przez Josh Dubnau z Cold Spring Harbor Laboratory. Okazało się, że wykonywanie przez te owady nowego zadania powoduje powstanie, w ich partiach mózgu odpowiedzialnych za uczenie, dwóch niezależnych śladów angażujących różne grupy neuronów. Pierwszy z nich związany jest z strukturami „gamma” (γ) neuronów odpowiedzialnego za pamięć krótkotrwałą, a drugi z „alfa-beta” (αβ) neuronami odpowiedzialnym za pamięć długotrwałą. Oba ślady są związane z aktywnością genu rutabaga (inna jego wersja aktywna jest także u ludzi). Gen ten otwiera szlaki enzymatyczne związane z działaniem innych genów determinujących zapamiętywanie, w tym krótkotrwałą i długotrwałą.

Eksperyment polegał na uczeniu muszek, że pewien rodzaj zapachów związany jest z pojawianiem się nieprzyjemnego drażnieniem prądem a inny nie. Drażnienie to było wywoływane przez eksperymentatorów, gdy muszki przechodziły przez specjalne tuby pokryte delikatną metalową siatką. Owady z prawidłową wersją genu rutabaga szybko nauczyły się unikać nieprzyjemnych siatek, trzymając się z daleka od nich. Gdy tym samym treningom poddawano muszki z uszkodzona wersja genu rutabaga w trakcie ich przypadkowych wędrówek ciągle wpadały na drażniącą siatkę.

Co ciekawe unikać siatki uczyły się także owady z uszkodzonymi genami odpowiedzialnymi za działanie pamięci krótkotrwałej (na szlakach γ) lub pamięci długotrwałej (na szlakach αβ). W tym przypadku działający gen rutabaga uaktywniał chociaż jeden z działających szlaków pozwalając utrwalić nieprzyjemne doznania.

Doświadczenie to ukazuje pewną niezgodność z przyjętymi wersjami funkcjonowania pamięci krótkotrwała i długotrwała. Dotychczas uważano, że pamięć najpierw kreuje się w postaci krótkotrwałej po przez niestabilną pracę pewnych neuronów, następnie przechodzi w długotrwałą po przez stabilizacje pracy tych neuronów. Powyższy eksperyment potwierdza raczej, że są to dwa niezależne szlaki, które mogą powstawać bez pośrednictwa i niezależnie od siebie. Doświadczenie pokazuje także, że oba rodzaje pamięci są aktywowane w tym samym momencie, a nie po sobie, natomiast przebiegają po innych ”obwodach”.

O odmienności szlaków pamięci długotrwałej i krótkotrwała sugerowały także wcześniejsze badania anatomiczne. Po niektórych z uszkodzeń mózgu dochodziło do dysfunkcji jednego z typów pamięci podczas gdy drugi nadal pozostawał aktywny.

Źródło:
- Blum A.L., Li W., Cressy M., Dubnau J., Short- and Long-Term Memory in Drosophila Require cAMP Signaling in Distinct Neuron Types, Current Biology 19, 1–10, August 25, 2009, DOI: 10.1016/j.cub.2009.07.016.