Melcul marin al lui Eric Kandel și misterul memoriei: descoperirea care a schimbat neuroștiința

Ce se întâmplă în creier atunci când învățăm ceva nou? Răspunsul a venit dintr-un experiment surprinzător realizat pe un melc marin. Neurobiologul Eric Kandel a demonstrat că amintirile nu sunt simple impresii trecătoare, ci modificări reale ale conexiunilor dintre neuroni – o descoperire care a schimbat definitiv modul în care înțelegem memoria.

Eric Kandel, născut la Viena în 1929 și emigrat în Statele Unite în 1939, în contextul ascensiunii nazismului, a devenit unul dintre cei mai influenți neurobiologi ai secolului trecut tocmai pentru că a adus în discuție o întrebare directă: ce este, din punct de vedere biologic, o amintire? Nu îl preocupa ideea unui sertar al memoriei în creier, ci mecanismul prin care o experiență trecătoare devine parte din structura noastră neuronală.

• Ziua în care a fost creat unul dintre cele mai puternice droguri psihedelice: „Într-o stare ca…
• Sōtō Zen, una dintre cele mai riguroase forme ale budismului japonez

Astfel au început cercetările lui Kandel, care a ales drept model experimental un melc marin, Aplysia californica. De ce un melc? Pentru că sistemul său nervos este mult mai simplu decât cel uman și conține aproximativ 20.000 de neuroni, comparativ cu miliardele noastre, iar unii dintre acești neuroni sunt suficient de mari încât pot fi observați și înregistrați individual cu electrozi. Era un model experimental ideal pentru a urmări, în timp real, ce se întâmplă între două celule nervoase atunci când are loc învățarea. Dacă memoria are o bază celulară, adică dacă depinde de schimbări la nivelul celulelor nervoase și al legăturilor sinaptice dintre ele, atunci aceste modificări ar trebui să poată fi detectate chiar și într-un sistem nervos simplu.

În anii ’60 și ’70, Kandel și echipa sa au studiat reflexul de retragere a branhiei la Aplysia, un comportament elementar declanșat de atingere: atunci când animalul este atins ușor, își retrage branhiile pentru protecție. Prin repetarea acestui stimul, cercetătorii au observat două fenomene fundamentale: habituarea și sensibilizarea. Habituarea însemna că, atunci când melcul era atins în mod repetat fără consecințe periculoase, reacția de retragere devenea tot mai slabă – animalul „învăța” că stimulul nu reprezintă o amenințare. Sensibilizarea apărea atunci când atingerea era asociată cu un stimul neplăcut, de exemplu un mic șoc electric la nivelul cozii; în acest caz, reflexul devenea mai intens și mai durabil, chiar și la atingeri ulterioare ușoare. Cu alte cuvinte, răspunsul comportamental – retragerea branhiei – se modifica în funcție de experiență. Iar aceste modificări comportamentale erau însoțite de schimbări măsurabile la nivelul sinapselor, ceea ce însemna că experiența reconfigura efectiv comunicarea dintre celulele nervoase.

În acest punct al cercetărilor sale a apărut și contribuția care avea să-i aducă Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 2000, pentru descoperirile privind bazele moleculare ale memoriei. Premiul a fost împărțit cu Arvid Carlsson, farmacolog suedez care a demonstrat rolul dopaminei ca neurotransmițător, și cu Paul Greengard, biochimist american care a explicat modul în care neurotransmițătorii produc modificări de durată în celule. Kandel a demonstrat că învățarea pe termen scurt alterează eficiența transmiterii sinaptice prin mecanisme biochimice, adică schimbă temporar modul în care un neuron transmite semnalul către altul, în timp ce memoria pe termen lung implică transformări structurale, precum creșterea sau întărirea legăturilor dintre neuroni. Mai simplu spus, el a arătat că amintirile de durată presupun reorganizarea rețelei neuronale.

Conform unor lucrări publicate în reviste precum Journal of Neurophysiology, plasticitatea sinaptică dependentă de activitatea neuronală constituie baza celulară a proceselor de învățare și memorie. Experiențele repetate, cum ar fi stimulările aplicate Aplysiei, activează gene specifice în neuronii implicați, determinând producerea de proteine noi care consolidează fizic legăturile sinaptice. În termenii noștri, asta înseamnă că o amintire stabilă, adică o informație sau o experiență pe care o putem rememora după zile, luni sau ani, nu este doar un impuls electric trecător, ci rezultatul unei restructurări reale a conexiunilor dintre celulele nervoase. Sinapsele se pot întări, pot crește în număr sau se pot reorganiza. Ceea ce a demonstrat Kandel, mai exact, a fost că memoria are o bază moleculară și structurală identificabilă.

Importanța acestor rezultate depășește cu mult cazul melcului marin. Cercetările ulterioare au arătat că mecanisme similare se regăsesc și în creierul mamiferelor, inclusiv al oamenilor. Procesul numit potențare pe termen lung, studiat intens în hipocamp, o structură cerebrală implicată în formarea amintirilor episodice, adică a amintirilor despre evenimente din viața noastră, presupune întărirea contactelor sinaptice atunci când neuronii sunt activați împreună în mod repetat. Concret, dacă învățăm o limbă străină sau exersăm la pian zilnic, circuitele neuronale implicate devin mai eficiente. Așa cum subliniază cercetările prezentate de National Institute of Mental Health, memoria depinde de capacitatea creierului de a modifica forța acestor legături ca răspuns la experiență.

Realizarea științifică a lui Kandel a avut implicații majore și pentru înțelegerea bolilor neurodegenerative, precum boala Alzheimer, unde pierderea memoriei este asociată cu degradarea sinapselor și cu afectarea mecanismelor moleculare implicate în consolidarea lor. Dacă memoria presupune modificări structurale și activarea anumitor gene, atunci aceste tulburări pot fi privite ca disfuncții ale proceselor care susțin stabilitatea conexiunilor neuronale.

Dincolo de laborator, ideea are și o semnificație directă pentru viața noastră. Dacă fiecare experiență repetată remodelează sinapsele, atunci felul în care gândim, învățăm sau reacționăm emoțional contribuie la modelarea propriei noastre rețele neuronale. Amintirile nu sunt doar povești pe care ni le spunem, ci urme fizice ale experiențelor trăite. Asta înseamnă că schimbarea personală, cum ar fi formarea unui obicei nou, învățarea unei abilități sau schimbarea unui tipar de reacție, implică repetarea unor experiențe până când rețelele neuronale implicate se consolidează. Creierul adult rămâne capabil să formeze și să reorganizeze aceste circuite, iar practica susținută, fie că vorbim despre studiu, exercițiu fizic sau antrenament mental, poate remodela aceste structuri.

Eric Kandel a pornit de la un reflex simplu al unui melc și a ajuns să redefinească biologia memoriei, arătând că fiecare amintire durabilă implică o reorganizare concretă a rețelei neuronale.

Într-un sens profund, devenim ceea ce repetăm. Nu doar psihologic, ci neuronal.

Surse:

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2000/kandel/facts/

https://edition.cnn.com/2013/05/14/health/lifeswork-eric-kandel-memory

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16801493/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18394474/

Vă mai recomandăm să citiți și:

Funcționează sau nu gândirea pozitivă? Iată ce spune un psiholog!

De ce unii bărbați preferă partenere mult mai tinere? Iată ce spune psihologia!

Sănătatea psihologică: Reziliența chiar te poate face mai sănătos?

Bârfa pare inofensivă, dar psihologii avertizează: vorbitul negativ despre alții crește stresul și afectează relațiile