Ce se întâmplă în creierul nostru atunci când învățăm lucruri noi?

Oamenii de știință de la Institutul Scripps Research din California, SUA, au creat un dispozitiv prin care să monitorizeze plasticitatea creierului – adică, procesul prin care creierul se remodelează și se adaptează fizic atunci când învățăm sau experimentăm lucruri noi, precum vizionarea unui film sau învățarea unui cântec nou ori a unei limbi. 

Metoda cercetătorilor, care analizează proteinele generate de celulele creierului, urmărește să aducă explicații esențiale pentru cum funcționează creierul și să ofere informații despre numeroasele boli ale creierului în care plasticitatea funcționează într-un mod defectuos.

• Cum au trecut razele cosmice prin atmosfera Pământului acum 41.000 de ani?
• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator

„Încă nu înțelegem toate mecanismele care stau la baza modului în care celulele din creierul nostru se schimbă, ca răspuns la experiențe, dar această abordare deschide o nouă fereastră a procesului”, spune Hollis Cline, autor principal al noului studiu.

Ce se întâmplă în creierul nostru atunci când învățăm ceva nou?

Două lucruri au loc atunci când înveți ceva nou: în primul rând, neuronii din creierul tău transmit imediat semnale electrice de-a lungul noilor căi neuronale. În al doilea rând, acest lucru duce, în cele din urmă, la modificări ale structurii fizice a celulelor cerebrale și a conexiunilor acestora.

Dar, de mult timp, oamenii de știință s-au întrebat ce se întâmplă între acești doi pași. Cum suferă creierul modificări substanțiale ca urmare a acestei activități electrice a neuronilor? De asemenea, cum și de ce se deteriorează această plasticitate odată cu îmbătrânirea și cu anumite boli?

Profesorul Cline, în strânsă colaborare cu profesorul John Yates III, de la Institutul Scripps și cu profesorul asociat Anton Maximov a vrut să analizeze direct modul în care se modifică proteinele din creier.

„Am vrut să intrăm în profunzime și să vedem ce proteine sunt importante pentru plasticitatea creierului”, a explicat Cline.

Cum influențează creierul conexiunile dintre celule?

Echipa a conceput un sistem în care putea introduce un aminoacid special marcat – unul dintre elementele constitutive ale proteinelor – într-un singur tip de neuron. Pe măsură ce celulele produceau noi proteine, acestea încorporau acest aminoacid în structurile lor. Urmărind care proteine conțineau aminoacidul în timp, cercetătorii au putut să monitorizeze proteinele nou create și să le distingă de proteinele preexistente.

Grupul lui Cline a folosit aminoacidul pentru a urmări ce proteine au fost fabricate după ce șoarecii au experimentat un nivel ridicat și răspândit în activitatea cerebrală, imitând ceea ce se întâmplă la o scară mai mică atunci când experimentăm lumea din jurul nostru.

După creșterea activității neuronale, cercetătorii au descoperit că nivelurile a 300 de proteine diferite s-au modificat în neuroni. Aceste proteine au sugerat moduri în care activitatea creierului poate începe imediat să aibă un impact asupra conexiunilor dintre celule, potrivit SciTechDaily.

Rolul proteinelor din creier în raport cu vârsta și starea de sănătate

Cercetătorii speră să folosească această metodă pentru a descoperi și studia alte proteine candidate la plasticitate, spre exemplu cele care s-ar putea transforma în diferite tipuri de celule cerebrale după ce animalele experimentează un nou stimul vizual.

Cline a subliniat că instrumentul lor ar putea oferi, de asemenea, informații despre bolile cerebrale și îmbătrânire, prin comparații ale modului în care activitatea cerebrală influențează producția de proteine în creierele tinere versus cele bătrâne și cele sănătoase versus cele bolnave.

Vă mai recomandăm și:

Cum se concentrează creierul pentru a activa memoria de lucru?

A fost publicat primul ”atlas” al proteinelor din creierul uman

Cum ne-ar putea debloca zgomotul potențialul de învățare?

Un implant cerebral a ajutat un bărbat paralizat să silabisească peste 1000 de cuvinte