Znajdź zawartość

Jak daleko sięgają ewolucyjne źródła naszego ludzkiego rozumu? Najnowsze badania europejskich biologów molekularnych dowodzą, że przynajmniej 600 milionów lat wstecz, do wspólnego przodka naszego i spokrewnionych z dżdżownicą morskich organizmów: wieloszczetów. Raju Tomer i Detlev Arendt, uczeni z European Molecular Biology Laboratory (EMBL, Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej) oparli swoje badania na zupełnie nowej metodzie porównawczej. Zamiast porównywać kształt, umiejscowienie i funkcje poszczególnych komórek mózgowych, wybrali katalogowanie genomu w badanych komórkach i porównywanie ekspresji genów metodą nazwaną „profilowaniem komórkowym przez rejestrację obrazów". Pozwoliło im to odnaleźć ewolucyjne podobieństwo pomiędzy mózgiem człowieka a mikromózgiem nereidów - pokrewnych ziemnym dżdżownicom zwierzętom morskim z gromady wieloszczetów, należących do pierścienic. Dlaczego właśnie wieloszczety? Organizmy te, żyjąc w rytych przez siebie norach aktywnie poszukują pożywienia i wykazują umiejętność uczenia się - dlatego uznano je za doskonały materiał do poszukiwania odpowiedników mózgu kręgowców u bezkręgowców. Szukano wspólnych elementów - komórek spokrewnionych ewolucyjnie u tak odległych gatunków. I znaleziono. Jak się okazuje, zalążki ludzkiej kory mózgowej to obecne u wszystkich bezkręgowców ciała grzybkowate (nazwane tak ze względu na kształt). Ludzka kora mózgowa jest głównym ośrodkiem uczenia się - gromadzi, analizuje i zapamiętuje informacje zmysłowe i skupia wyższe funkcje mózgu. Podobną rolę - choć oczywiście w ograniczonym zakresie - pełnią ciała grzybkowate w mózgach bezkręgowców: są centrum analizy danych zmysłowych, skojarzeń i podejmowania decyzji w oparciu o doświadczenie. Zostały one odkryte już w 1850 roku przez francuskiego biologa Felixa Dujardina, który jako pierwszy uważał, że pozwalają one insektom podejmować decyzje świadomie, na poziomie wyższym niż instynkt. Pierwociny ośrodków decyzyjnych opartych na pamięci - jak uważają autorzy badania - musiały wykształcić się wśród organizmów przydennej sfery oceanu, gdzie pod dostatkiem było organicznych szczątków, mogących służyć za pożywienie. W tej sytuacji analizowanie bodźców węchowych w oparciu o zapamiętane doświadczenia pozwalało lepiej wybierać to, co nadawało się do zjedzenia. Badania w oparciu o nową metodę będą kontynuowane i pozwolą lepiej odtworzyć i zrozumieć ewolucję mózgu, a przez to również funkcje jego poszczególnych obszarów. Naukowcy są ciekawi, jak wyglądał mózg ostatniego wspólnego przodka kręgowców i bezkręgowców i mają nadzieję go zrekonstruować. Studium zostało opublikowane w periodyku Cell.

Po serii eksperymentów, w których wykazano możliwość odczytania prostych myśli wprost z mózgu, przyszedł czas na działanie dokładnie odwrotne: zapisanie w pamięci całkowicie fałszywych wspomnień. O przełomowym osiągnięciu donosi prestiżowe czasopismo Cell. Autorzy nowej metody, kierowani przez Gero Miesenböcka z Uniwersytetu w Oksfordzie, udowodnili jej skuteczność podczas testów na muszkach owocowych (Drosophila melanogaster). Wcześnie jednak dokonali innego ważnego odkrycia: namierzyli z niespotykaną wcześniej precyzją miejsce powstawania przykrych wspomnień związanych z zapachem, warunkujących unikanie bodźców dostarczonych podczas ich powstawania. Jak się okazało, u muszki funkcję tę spełnia zaledwie 12 neuronów należących do tzw. ciała grzybkowatego. Aby potwierdzić hipotezę dotyczącą funkcji badanego tuzina komórek, badacze próbowali wywołać u muszek klasyczne warunkowanie pawłowowskie. Reakcję taką wywołuje się zwykle poprzez regularne powtarzanie przykrego bodźca, np. porażenia prądem, powiązanego z bodźcem neutralnym, czyli np. zapachem, na który zwierzę normalnie nie reaguje ucieczką. Po pewnym czasie doszłoby u owada do utrwalenia się skojarzenia pomiędzy podnietami, co prowadziłoby do ucieczki w reakcji na sam zapach. Naukowcy z Oksfordu znacząco zmodyfikowali tradycyjną technikę. Zamiast prądu elektrycznego wykorzystali oni chemiczne "klatki", wewnątrz których ukryto związek zdolny do pobudzenia badanych neuronów. Aby rozłożyć kompleksy, wystarczyło wykorzystać światło lasera, zaś efektem tego zabiegu było uwolnienie stymulatora i aktywacja komórek. Po precyzyjnym wstrzyknięciu "klatek" okazało się, że ich wykorzystanie w połączeniu z ekspozycją na określoną substancję zapachową pozwala na wywołanie typowego odruchu Pawłowa. Oznacza to ni mniej, ni więcej, że chemiczna stymulacja zaledwie tuzina neuronów wystarcza do wytworzenia sztucznego wspomnienia o nieprzyjemnym, choć nierzeczywistym wydarzeniu związanym z detekcją zapachu. Choć badania na muszkach owocowych są tylko prostymi doświadczeniami modelowymi, wnioski wyciągnięte na ich podstawie mogą pomóc także ludziom. Dokładne zrozumienie biochemicznych mechanizmów powstawania wspomnień może ułatwić m.in. leczenie traumy oraz wielu innych zaburzeń psychicznych.