Η αντιύλη άλλαξε τη φυσική και η ανακάλυψη της αντιμνήμης θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην νευροεπιστήμη

Από στις 30 Μαρτίου 2016

Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις του περασμένου αιώνα ήταν η ύπαρξη της αντιύλης, που υπάρχει ως κατοπτρικό είδωλο υποατομικών σωματίων ύλης, όπως ηλεκτρόνια, πρωτόνια και κουάρκ, αλλά με αντίθετο φορτίο. Η αντιύλη εμβαθύνει την κατανόησή μας για το σύμπαν και τους νόμους της φυσικής και τώρα η ίδια ιδέα προτείνεται για να εξηγήσει κάτι εξίσου μυστήριο: τη μνήμη.

Όταν δημιουργούνται και ανακαλούνται μνήμες, δημιουργούνται νέες και ισχυρές ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ νευρώνων στον εγκέφαλο. Η μνήμη αναπαριστάνεται από αυτές τις νέες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων. Όμως, μια νέα θεωρία που βασίζεται στην έρευνα σε ζώα και σε μαθηματικά μοντέλα, υποστηρίζει ότι την ίδια περίοδο που δημιουργείται η μνήμη, μια «αντιμνήμη» γεννιέται επίσης, που είναι η διαμόρφωση συνδέσεων μεταξύ νευρώνων που παρέχουν το ακριβώς αντίθετο πρότυπο ηλεκτρικής δραστηριότητας από αυτό που σχηματοποιεί την κανονική μνήμη. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό βοηθάει στη διατήρηση της ισορροπίας της ηλεκτρικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο.

Η ανάπτυξη ισχυρότερων συνάψεων μεταξύ των νευρώνων είναι μέρος της κανονικής διαδικασίας της μάθησης. Η διέγερση που οδηγεί σε αυτή την ισχυροποίηση όταν είναι υπερβολικά μεγάλη μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Τα επίπεδα της ηλεκτρικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο είναι λεπτεπίλεπτα και με ακρίβεια ισορροπημένα. Οποιαδήποτε υπερβολική διέγερση στον εγκέφαλο καταστρέφει αυτή την ισορροπία. Στην πραγματικότητα η ηλεκτρική ανισορροπία θεωρείται ότι βρίσκεται πίσω από ορισμένα γνωστικά προβλήματα που συνδέονται με ψυχιατρικές και ψυχολογικές καταστάσεις, όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια.

Προσπαθώντας να κατανοήσουν τις επιδράσεις της ανισορροπίας, οι επιστήμονες έφθασαν στο συμπέρασμα ότι πρέπει να υπάρχει μια δεύτερη διαδικασία μάθησης, που δρα για να εξισορροπήσει τη διέγερση που προκλήθηκε από τη νέα μνήμη για να κρατήσει το όλο σύστημα υπό έλεγχο. Η υπόθεση είναι ότι, όπως έχουμε ύλη και αντιύλη, έτσι θα πρέπει να υπάρχει μια αντιμνήμη για κάθε μνήμη. Αυτή το ακριβές κατοπτρικό είδωλο της διέγερσης της νέας μνήμης με την ανασταλτική της αντιμνήμη, εμποδίζει μια ανεξέλεγκτη θύελλα εγκεφαλικής δραστηριότητας, διασφαλίζοντας ότι το σύστημα παραμένει σε ισορροπία. Ενώ η μνήμη είναι ακόμη παρούσα, η δραστηριότητα που προκαλείται είναι υποτονική. Με αυτό τον τρόπο, οι αντιμνήμες λειτουργούν για να σιγάζουν την κανονική μνήμη χωρίς να τη σβήνουν.

Τα στοιχεία για τις αντιμνήμες, μέχρι τώρα, προέρχονται μόνο από πειραματικές εργασίες σε τρωκτικά και στοιχεία από μαθηματικά μοντέλα. Τα πειράματα αυτά απαιτούν την απευθείας καταγραφή από το εσωτερικό του εγκεφάλου, με τη χρήση ηλεκτροδίων και επειδή, όπως είναι εύκολο να εννοηθεί, για να γίνει κάτι τέτοιο στον άνθρωπο είναι παρακινδυνευμένο, οι επιστήμονες δεν είναι ακόμη σε θέση απευθείας να υποστηρίξουν την  παρουσία των αντιμνημών στον άνθρωπο. Σε μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Neuron, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και το UCL (University College London) έχουν επινοήσει μια έξυπνη μέθοδο να προσδιορίσουν αν η μνήμη του ανθρώπου λειτουργεί στις ίδιες γραμμές με αυτές των ζωικών εξαδέλφων του.

Όπως η μαθηματική θεωρία της αντιύλης και η μετέπειτα ανακάλυψή της στη φύση, καθώς και η δημιουργία της στο εργαστήριο ήταν τεράστιας σημασίας για τη φυσική του 20ου αιώνα, φαίνεται ότι η διερεύνηση αυτής της αινιγματικής υπόθεσης της αντιμνήμης θα είναι δυνητικά επαναστατική για την κατανόηση του εγκεφάλου και μια σημαντική εστίαση της ερευνητικής προσπάθειας για τον ερχόμενο αιώνα.

Πηγή: The Conversation

Περισσότερα στην μελέτη: Unmasking Latent Inhibitory Connections in Human Cortex to Reveal Dormant Cortical Memories, Neuron

Egno Editorial

Egno Editorial

Το Editorial Team του egno. Επικοινωνήστε μαζί μας μέσω της φόρμας επικοινωνίας.