
Zespołowi naukowców z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie udało się udowodnić, że w procesie uczenia się i zapamiętywania przyjemnych doznań udział bierze konkretna część mózgu, tzw. jądro środkowe ciała migdałowatego. Wśród badaczy, którym udało się dokonać tego odkrycia jest dwoje laureatów Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, dr hab. Ewelina Knapska i prof. dr hab. Leszek Kaczmarek. Wyniki badań zespołu zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie The Journal of Neuroscience.
Zrozumienie podstaw systemowych, neuronalnych i molekularnych uczenia się i pamięci stanowi jedno z najważniejszych wyzwań stojących obecnie przed neurobiologią. W opisie pamięci wyróżnia się często jej dwoistość ? mówi się o pamięci krótkiej i długiej, deklaratywnej i proceduralnej, a także apetytywnej i awersyjnej. Badania przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Biologii Doświadczalnej pokazują, że pamięć apetytywna, czyli dotycząca doznań przyjemnych, jest umiejscowiona w mózgu w jądrze środkowym ciała migdałowatego (ang. Central Amygdala, CeAmy). Dodatkowo, badacze odkryli również mechanizm molekularny zaangażowany specyficznie w uczenie się i pamięć apetytywną, ale nie w awersyjną, czyli dotyczącą doznań przykrych. Okazuje się, że zahamowanie aktywności zaledwie jednego białka (MMP-9, matrixmetalloproteinase) upośledza apetytywne uczenie się i pamięć, nie mając wpływu na awersyjne uczenie się i pamięć.
Wspólny termin „uczenie się i pamięć” odnosi się do odpowiedniej reakcji zarówno zwierzęcia, jak i człowieka, na płynące ze środowiska znaczące informacje, umożliwiające unikanie bądź ucieczkę od bodźców sygnalizujących doznania przykre, lub na odwrót – zbliżenie się w celu uzyskania doznań przyjemnych. Te pierwsze określa się mianem awersyjnych, te drugie apetytywnych. Tak opisana dwoistość uczenia się i pamięci ma charakter fundamentalnej dychotomii i należy do najważniejszych zagadnień wymagających zrozumienia. W naszej publikacji pokazujemy, że określony, niewielki obszar mózgu myszy, a więc jądro środkowe ciała migdałowatego, jest krytyczny dla uczenia się i pamięci apetytywnej, ale nie awersyjnej ? wyjaśnia dr hab. Ewelina Knapska, która jest pierwszym autorem publikacji.
Rozpatrując udział określonej części mózgu w wybranej czynności, czy też zachowaniu się, np. pamięci, można wyróżnić trzy możliwości. Po pierwsze, przez tę część mózgu przechodzą włókna nerwowe przenoszące informacje niezbędne dla wykonania tej czynności, a uszkodzenie struktury mózgu może uniemożliwić wykonanie czynności. Po drugie, komórki nerwowe w danej części mózgu analizują informację i wynik tej analizy jest niezbędny do wykonania zadania, zaś uszkodzenie lub zahamowanie aktywności neuronalnej w tej części mózgu uniemożliwi realizację badanej czynności. Po trzecie wreszcie, komórki nerwowe, a zwłaszcza ich połączenia, zmieniają się pod wpływem przetwarzanej informacji, czyli podlegają zmianom plastycznym. W rezultacie, gdy informacja ponownie dotrze do tej struktury mózgu, to opuści ją w zmienionej postaci. To ostatnie zjawisko jest właśnie podstawą uczenia się i pamięci. Wiedza, którą udało się zgromadzić badaczom na temat MMP-9 wskazuje, że białko to ma kluczowe znaczenie dla zmian plastycznych. W rezultacie, wyniki ich badań pozwalają postawić hipotezę, że w jądrze środkowym ciała migdałowatego (CeAmy) gromadzone są ślady pamięci doznań przyjemnych.
Publikacja w czasopiśmie The Journal of Neuroscience łączy w spójną całość dwa nurty niezależnie prowadzonych od 2005 r. w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN badań. Pozwala ona na zrozumienie udziału różnych elementów z, na pozór, odległych domen neurobiologii – systemowej (CeAmy) i molekularnej (MMP-9) – w wyjaśnieniu procesów uczenia się i pamięci apetytywnej.
***
Dr hab. Ewelina Knapska w 2001 r. ukończyła studia na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego (specjalizacja w zakresie fizjologii zwierząt kręgowych), zaś w 2004 r. ukończyła studia na Wydziale Psychologii Uniwersytetu Warszawskiego (specjalizacja w zakresie neuropsychologii klinicznej i zachowania zwierząt). Od 2001 r. dr Knapska jest związana zawodowo z Instytutem Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie. W marcu 2006 r. dr Knapska obroniła pracę doktorską pt. ?Zróżnicowanie aktywności jąder ciała migdałowatego w zależności od rodzaju zastosowanej stymulacji emocjonalnej?, a w 2013 r. uzyskała habilitację. Obecnie dr Knapska jest kierownikiem Pracowni Neurobiologii Emocji Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. Dr hab. Ewelina Knapska jest laureatką programu KOLUMB Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.
***
Kontakt prasowy:
Marta Michalska-Bugajska, Specjalista ds. Informacji i Promocji, Zespół ds. Kapitału Ludzkiego
tel. 604 128 182; e-mail: bugajska@fnp.org.pl
***
Fundacja na rzecz Nauki Polskiej istnieje od 1991 r. i jest niezależną, samofinansującą się instytucją pozarządową, która realizuje misję wspierania nauki. Jest największym w Polsce pozabudżetowym źródłem finansowania nauki. Statutowe cele FNP to wspieranie wybitnych naukowców i zespołów badawczych, działanie na rzecz transferu osiągnięć naukowych do praktyki gospodarczej, wspomaganie różnych inicjatyw inwestycyjnych służących nauce w Polsce. Fundacja realizuje je poprzez przyznawanie indywidualnych nagród i stypendiów dla naukowców, przyznawanie subwencji na modernizację warsztatów naukowych i ochronę zbiorów naukowych, przyznawanie subwencji na wdrażanie osiągnięć naukowych do praktyki gospodarczej, inne formy wspierania ważnych przedsięwzięć służących nauce (jak np.: programy wydawnicze, konferencje). FUNDACJA coraz aktywniej angażuje się także we wspieranie międzynarodowej współpracy naukowej, w działania ułatwiające wymianę myśli naukowej oraz zwiększanie samodzielności naukowej młodego pokolenia uczonych.