Znajdź zawartość

Badając Bassiana duperreyi, górskie scynki z Australii i Tasmanii, naukowcy już wcześniej zauważyli, że rosną większe, jeśli jaja są inkubowane w wyższej temperaturze. Teraz wykazali, że są one pojętniejszymi uczniami, co może zwiększyć ich szanse na przeżycie przy ociepleniu klimatu. Zespół Joshuy Amiela z Uniwersytetu w Sydney inkubował dziewięć jaj w chłodnych warunkach (od 8,5 do 23,5°C) oraz 12 w warunkach ciepłych - od 14,5 do 29,5°C. Po wykluciu scynki umieszczono w przezroczystym plastikowym kontenerze z dwiema kryjówkami. Jedna była zablokowana płytką z pleksiglasu, a druga nie. Dotykając pędzelkami ogonów podopiecznych, Australijczycy podszywali się pod drapieżniki. Co ważne, wyjścia znajdowały się cały czas w tych samych miejscach. Zadbano też o to, by przed pierwszą próbą jaszczurki spędziły w pudełku 24 godziny, zapoznając się w spokoju z otoczeniem. Okazało się, że po 16 próbach (po 4 w 4 kolejnych dniach) pięć z inkubowanych w niskich temperaturach scynków nadal próbowało wyjść przez płytkę z pleksiglasu. W grupie inkubowanej w wyższych temperaturach zdarzyło się to tylko jednemu osobnikowi. Test uznawano za zdany, jeśli scynk znalazł i ukrył się w otwartej niszy w ciągu 30 sekund. Tuż po wylęgu gady muszą troszczyć się o siebie, lokalizować pożywienie i unikać drapieżników. Im zwierzę jest lepsze w zapamiętywaniu położenia zasobów i kryjówek, tym bardziej zmniejsza się jego ekspozycja na drapieżniki [...] . Poza tym, gdy scynk spotka wroga, to im szybciej znajdzie odpowiednie schronienie, tym większe ma szanse na przeżycie takiego zdarzenia. Istnieją pewne dowody, że temperatura może wpłynąć na zdolności uczenia się pszczół miodnych, jednak zgodnie z naszą wiedzą, dotąd nikt nie testował oddziaływania temperatury inkubacji na umiejętność uczenia się innych jaszczurek - chwali się Amiel. Aby sprawdzić, czy scynki naprawdę uczą się, gdzie znajduje się otwarta kryjówka, herpetolodzy wyliczyli wskaźnik uczenia. Od sumy udanych ucieczek w 8 ostatnich podejściach odejmowano udane ucieczki z 8 pierwszych prób. Jeśli uzyskiwano liczbę dodatnią, oznaczało to, że metodą prób i błędów zwierzę nauczyło się, gdzie należy uciekać, by znaleźć się poza zasięgiem pędzla. Okazało się, że scynki z jaj inkubowanych w wyższej temperaturze uzyskiwały dodatni wskaźnik, podczas gdy jaszczurki z chłodnych gniazd nie (nawet gdy brano poprawkę na wiek, płeć i prędkość biegu). Komentatorzy ustaleń Amiela podkreślają, że temperatura może pośredniczyć w przebiegu różnych procesów, np. regulując poziom hormonów, nic więc dziwnego, że jest w stanie wpłynąć zarówno na rozwój, jak i działanie mózgu. Australijczycy chcą sprawdzić, czy scynki inkubowane w niższych temperaturach mogą behawioralnie skompensować wolniejszy rozwój płodowy, więcej jedząc lub utrzymując wyższą temperaturę ciała, czyli np. dłużej wygrzewając się na słońcu w ciągu dnia.

O tym, że alkohol negatywnie wpływa na pamięć i uczenie się wiedzą wszyscy. Jednak, jak się okazuje, to tylko jedna strona medalu. Badacze z Waggoner Center for Alcohol and Addiction Reasearch na University of Texas przekonują, że alkohol pomaga niektórym obszarom mózgu uczyć się i zapamiętywać. Alkohol zmniejsza naszą możliwość zapamiętania informacji takich jak np. imię kolegi, definicja słowa czy miejsce zaparkowania samochodu. Jednak nasza podświadomość ciągle się uczy i zapamiętuje, a alkohol może zwiększać te zdolności lub warunkowanie na poziomie podświadomym - stwierdził Hitoshi Morikawa. Podczas swoich badań uczony zauważył, że powtarzalna ekspozycja na etanol zwiększa plastyczność synaps w obszarach mózgu odpowiedzialność za zapamiętywanie. To kolejny dowód na to, że uzależnienie od alkoholu wpływa bezpośrednio na kłopoty z pamięcią i uczeniem się. Gdy pijemy alkohol (czy zażywamy narkotyki) nasza podświadomość domaga się coraz więcej i więcej. Powstają podświadome wspomnienia, które są z tymi środkami silniej powiązane niż np. z muzyką, jedzeniem czy ludźmi. Tak naprawdę alkoholicy czy narkomani nie są uzależnieni od przyjemności, jaką daje im środek odurzający, ale od wszystkich środowiskowych, psychologicznych i behawioralnych czynników podświadomie kojarzonych wówczas, gdy pojawienie się alkoholu powoduje uwolnienie dopaminy do mózgu. Dopaminę kojarzymy z przyjemnością czy szczęściem, ale ściślej mówiąc jest to neuroprzekaźnik pamięci. Wzmacnia on te synapsy, które są aktywne w czasie jego obecności - mówi Morikawa. Dodaje, że im więcej rzeczy robimy podczas picia alkoholu, np. gdy słuchamy muzyki, rozmawiamy ze znajomymi, jemy, poznajemy różnych ludzi, tym większą nagrodę otrzymujemy i tym bardziej nas mózg kojarzy picie z nagrodą. Morikawa ma nadzieję, że rozszyfrowując neurobiologiczne podstawy uzależnień uda się opracować lekarstwa, które zamiast wzmacniać, będą osłabiały synapsy uaktywniające się podczas zażywania środków odurzających.

Wytwarzany przez nerki hormon erytropoetyna (EPO), którego zasadniczą funkcją jest stymulowanie wytwarzania przez szpik kostny czerwonych krwinek, poprawia pracę mózgu u zwierząt - wynika z najnowszych badań, których wyniki opublikowało czasopismo BMC Biology. Autorami odkrycia są naukowcy z Instytutu Medycyny Eksperymentalnej należącego do Instytutu Maxa Plancka. Aby sprawdzić szybkość, z jaką badane przez nich myszy uczą się nowych umiejętności, przygotowali specjalny pulpit zaopatrzony w liczne otwory. Część z nich była w środku podświetlana, zaś pozostałe były zaciemnione. Zdolnością, którą miały opanować zwierzęta, było wtykanie nosów wyłącznie w otwory podświetlane. Gryzonie musiały się śpieszyć, gdyż na wykonanie zadania miały określony czas, lecz skłaniała je do tego nagroda w postaci słodkiej wody. Z przeprowadzonego eksperymentu wynika, że myszy traktowane EPO osiągały znacznie lepsze wyniki na wszystkich etapach treningu. Zwierzęta, którym podawano hormon, szybciej odkrywały zależność pomiędzy odnalezieniem odpowiedniego otworu oraz otrzymaniem słodkiej nagrody, a do tego szybciej dostosowywały swoje zachowania do warunków eksperymentu. Obecnie nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób erytropoetyna stymuluje poprawę funkcji poznawczych u ssaków. Odkrycie mechanizmów odpowiedzialnych za to zjawisko może jednak doprowadzić do opracowania nowych sposobów leczenia niektórych chorób układu nerwowego.

Doświadczenia wielu osób dowodzą, że aby lepiej opanować pewne czynności, należy je wielokrotnie powtarzać. Jednocześnie z badań nad synapsami łączącymi neurony wynika, iż powtarzanie tych samych bodźców osłabia odpowiedź na nie. Badacze z Carnegie Mellon University oraz Instytutu Maxa Plancka odkryli mechanizm, za pomocą którego można wyjaśnić wspomniany paradoks. Opisują oni mechanizm leżący u podstaw tzw. plastyczności synaptycznej, o której już wiadomo, że ma związek z procesami uczenia się i zapamiętywania. Okazało się, że do zainicjowania plastyczności oraz w początkowej fazie nauki niezbędne są sprawne receptory NMDA (N-metyl-D-asparaginowe). Jednak po pewnym czasie zmieniają one swój charakter i zaczynają osłabiać zdolność do dalszego zapamiętywania. Po serii eksperymentów naukowcy odkryli, że w korze mózgu działa też drugi, wolniejszy mechanizm, bazujący na mGlu (metabotropowych receptorach glutaminianu). Właśnie tutaj przydaje się wielokrotne powtarzanie ćwiczeń czy treści do zapamiętania. Proces ten jest uruchamiany już po uaktywnieniu przez NMDA. Gdy podczas badań blokowano działanie poszczególnych receptorów okazało się, że zablokowanie NMDA już po rozpoczęciu nauki poprawia skuteczność tego procesu, a mGlu - zatrzymuje go. Także zablokowanie NMDA przed uczeniem się spowoduje, że mózg nie przyswoi zbyt wielu nowych umiejętności. Choć badania przeprowadzono na zmodyfikowanych genetycznie myszach, naukowcy uważają, że ich praca nie tylko pomoże zrozumieć mechanizmy uczenia się w mózgu człowieka, ale też choroby upośledzające pamięć i zdolność do nauki, np. chorobę Alzheimera.

Naukowcy zaobserwowali, że można znieść skutki picia przez matkę alkoholu w czasie ciąży, podając dziecku z płodowym zespołem alkoholowym (fetal alcohol syndrome, FAS) cholinę. Cholina to substancja witaminopodobna. Kiedyś zaliczano ją do grupy witamin B. Do dziś nazywa się ją witaminą Bt. W ograniczonym zakresie organizm może ją wytwarzać samodzielnie z kwasu foliowego, witaminy B12 oraz aminokwasów. Spore jej ilości znajdują się w wątróbce i innych podrobach, drożdżach, zielonym groszku, żółtku, maśle orzechowym, sałacie lodowej, kiełkach pszenicy, soi, a także chudym mięsie. Cholina wchodzi w skład lecytyny i sfingomieliny. Z niej syntetyzowany jest jeden z neuroprzekaźników zaangażowanych m.in. w naukę — acetylocholina. Badacze z Uniwersytetu Stanowego w San Diego tłumaczą, że cholina wpływa na rozwój mózgu i może pomóc w naprawie szkód poczynionych przez alkohol (Behavioral Neuroscience). Zespół Jennifer Thomas podawał 170 ciężarnym szczurzycom alkohol. Gdy urodziły się młode, części z nich aplikowano cholinę. Zgodnie z przypuszczeniami, zwierzęta były nadpobudliwe i miały problemy z nauką, ale ich stan poprawiał się pod wpływem witaminy Bt. Cholina nie jest panaceum na wszystkie objawy spektrum płodowych zaburzeń alkoholowych [FASD — fetal alcohol spectrum disorders]. Kobiety nadal muszą pamiętać o jego uszkadzającym wpływie na rozwijający się płód. Zaleca się, by kobiety w ciąży spożywały dziennie 450, a podczas karmienia piersią 550 mg choliny.

Inteligencja w starszym wieku zależy od "świeżych dostaw" nowych neuronów. Tak przynajmniej podpowiadają badania na myszach. Kiedy dorosłe gryzonie uczyły się rozwiązywania jakichś zadań, nowo powstałe komórki nerwowe były niemal trzykrotnie bardziej aktywne od starszych neuronów. Odkrycie potwierdza inne podobne doniesienia, że dorosły mózg potrzebuje napływu młodych komórek, aby podtrzymywać stały poziom funkcjonowania. Zespół Paula Franklanda ze Szpitala dla Chorych Dzieci w Toronto wstrzykiwał myszom związek chemiczny, który barwił tylko powstałe później neurony. Po upływie tygodnia myszy 1) uczono nowej umiejętności poruszania się po labiryncie, 2) a potem badano komórki hipokampa, czyli regionu mózgu odpowiedzialnego za pamięć i uczenie. Wydłużano czas, który upływał między tymi dwoma etapami a zastrzykiem. Zabarwione neurony hipokampa badano pod kątem obecności określonych białek. Musiały się one uformować, jeśli komórka była rzeczywiście aktywna i powstały niezbędne dla procesu uczenia się nowe połączenia. Naukowcy zauważyli, że zabarwione neurony były bardziej aktywne, kiedy uczenie się przebiegało krótko po zastrzyku, a więc tuż po narodzinach komórek. U myszy uczących się labiryntu w 6 tyg. od iniekcji odnotowano 3-krotnie wyższą aktywność niż u gryzoni szkolonych w 8 tyg. od zastrzyku, u których neurony były już w pełni dojrzałe. Komórki młodsze niż 6-tygodniowe również były mniej aktywne. Według Franklanda, oznacza to, że neurony w tym wieku są przez mózg oddelegowywane do tworzenia obwodów ugruntowujących nowe wspomnienia (Nature Neuroscience).

Naukowcy odkryli, że szympansy mają podobną zdolność przekazywania innym (także następnym pokoleniom) wyuczonych zachowań jak trzyletni ludzie. Niektóre grupy dzikich szympansów polują na przykład na mrówki, używając patyków, inne dobierają się do wnętrza orzechów, rozbijając je kamieniami. Badacze nie wiedzieli jednak, jak dokładnie jedne osobniki uczą się od drugich ani jak długo utrzymuje się dane zachowanie. Aby to sprawdzić, połączone siły naukowców z USA i brytyjskiego St. Andrews University zaprojektowały specjalny eksperyment. Dwie grupy szympansów uczono uzyskiwania owoców ze skrzynki albo poprzez otwieranie, albo przesuwanie wieka. Obserwując, szympansy uczyły się jedne od drugich. W niezmienionej formie zachowanie było przekazywane kolejnym 6 zwierzętom.

Komórki nerwowe powstają w mózgu przez całe życiei to właśnie te neurony mogą odpowiadać za uczenie się nowychinformacji. Wiele z nich, niestety, obumiera jeszcze przed połączeniemsię z innymi dojrzałymi komórkami w sieć przesyłającą sygnały. Okazujesię, że obecność bądź nieobecność nowych informacji (reprezentowanaprzez neuroprzekaźnik glutaminian) może determinować przeżycie młodychneuronów. Fred Gage z Salk Institute for Biological Studies i jego współpracownicy podejrzewali, że brak sygnałów w mózgu ma znaczny wpływ na los młodych neuronów. Podobnie jak nowe dziecko w szkole, nowo powstały neuron musi w ciągu 3 tygodni nawiązywać kontakty (tworzyć synapsy) albo nie przeżyje. Aby przetestować swoją teorię, naukowcy stworzyli wirusy potrafiące blokować receptory glutaminianu — związku odpowiadającego za przekazywanie sygnału między neuronami. Po wstrzyknięciu do organizmu myszy wirus skutecznie "odciął" receptory NMDA w nowych komórkach nerwowych (dodatkowo zabarwiono je fluorescencyjnym barwnikiem, by łatwiej było śledzić ich losy). Przy braku impulsów z okolicznych komórek nie były one w stanie przeżyć dłużej niż kilka tygodni. Receptory NMDA modulują tworzenie się synapsy i determinują rodzaj podłączenia "wejścia" neuronów, a więc typ otrzymywanych informacji [...] — wyjaśnia Gage. Jak wynika z opublikowanych wczoraj (13 sierpnia) w Internecie wyników badań (Nature), życie w hipokampie to prawdziwa walka o przetrwanie. Wydarzenia, w których pośredniczą receptory NMDA, to współzawodnictwo dojrzałych neuronów między sobą i młodych z innymi nowo powstałymi oraz starszymi towarzyszami. Jeśli jesteś neuronem, jesteś wybierany do zespołu komórek najlepiej działających w danym środowisku. Wcześniejsze badania wykazały, że nowe neurony myszy rozwijały się dobrze, gdy poddawano je działaniu różnych bodźców. Do tego trzeba dołączyć odkrycie, że uczenie się polega na rearanżowaniu sieci neuronalnej przez nowo powstałe neurony.