PAVEL: moj referenčni okvir, moje refleksije, moje življenje

Spomin in sodobna nevroznanost

Objavil pavel, dne 8.11.2007

Nevroznanost in spomin

Najzanesljivejši ojačevalec spomina je (še vedno) možganski trening

Čet 08.11.2007,

Delo

Solomonov spomin, spomin »savanta« se je zdel brez meja. Ponovil je 30, 40, celo 70 številk, besed ali glasov zgolj po enem branju in jih zrecitiral tudi od zadaj naprej, po želji. Prav tako mnogo vrstic Dantejeve Božanske komedije. Tudi mesece in leta kasneje je lahko vse naučeno oziroma prebrano natančno priklical nazaj v spomin, skupaj z vsemi okoliščinami, v katerih je bral.

Stephen in Edelson iz Centra za študij avtizma iz Oregona opisujeta »sindrom savanta« kot enega najbolj fascinantnih kognitivnih fenomenov v študijah psihologije in različnosti med ljudmi. Sindrom je prvič opredelil dr. Down leta 1887, postal pa je bolj znan po z Oskarjem nagrajenem filmu »The Rain Man«. Izraz se nanaša na posameznike – nekateri od njih so avtisti, drugi pa imajo lahko drugačne tipe splošne možganske prizadetosti ali motnje v razvoju –, ki imajo nadpovprečne spretnosti. Nekateri pravijo, da nikoli ne bomo razumeli človeške kognicije in spomina, dokler ne bomo razumeli »čudežnih talentov« savantov. Razlog, zakaj imajo nekateri te spretnosti oziroma sposobnosti ni znan (www.autorg.com).

Tvegana manipulacija

Za »normalne pozabljivce« kot smo sami, znanstveniki razvijajo zdravila, ki naj bi izboljšala spomin in izostrila naše misli. O spominu, nekoč še popolni uganki, so raziskovalci izvedli že številne študije, s katerimi pomagajo razkrivati mehanizme, ki omogočajo kompleksno funkcijo spomina. Toda kako daleč smemo pri manipulaciji z našimi sivimi celicami? Stvar je privlačna, saj se tisti, ki normalno tudi pozabljajo, nenehno bojujejo s slabostmi svojega spomina, tako da morajo vsakič znova poiskati telefonsko številko zdravnika, hitro pozabijo imena novih znancev ali pa se težko naučijo besed tujega jezika. Vse to se izraža kontinuirano že od 20. leta dalje, še najbolj opazno pa je po 40. letu. Izguba vsebine prebranega, doživetega ali naučenega je lahko zelo boleča v moderni družbi, ki vse bolj temelji na bogastvu in moči informacij. Že od Antike dalje se zato ljudje bojujejo s pozabljivostjo s pomočjo mnemo-tehnik treninga spomina.

Toda v zadnjem času se je mogoče stvari lotiti tudi drugače. Nevrobiologi in psihologi so svoje znanje v zadnjem desetletju okrepili eksponentno. Raziskali so načine shranjevanja informacij, obkrožili značilnosti pozabljanja in opredelili kartografijo funkcij možganov. Na ta način so se lotili tudi biomedicinskih možnosti, kako manipulirati s procesi med in v nevronih, ki posredujejo naše spomine, da bi tako izboljšali spomin pri bolnih kot pri zdravih posameznikih, da bi vzbudili utrujeni um, izostrili in pospešili misli in omogočili otrokom in odraslim boljšo koncentracijo in učenje. Nobelovec E. Kandel meni, da bi tovrstne možnosti poseganja v naše možgane zgodovino lahko zaznamovale enako ali celo bolj močno, kot je genetika zaznamovala konec 20. stoletja ali kot je mehanizacija zaznamovala industrijsko revolucijo. Tako imenovana »pametna zdravila« (smart drugs) in stimulativne učinkovine, kot so kofein ali ginko biloba so že del vsakdana, čeprav njihova učinkovitost ostaja v glavnem nedokazana. To ne ustavlja njihovih protagonistov (predvsem v ZDA) pri prodaji »hrane za možgane« (brain booster formula), ki poleg omenjenih sestavin vsebuje še mešanico aminokislin, vitaminov, lipidov, lecitina, hormone in podobno.

Psihofarmakologi pa ostajajo skeptični in raziskujejo druge možnosti, na primer Ritalin (metilfenidat), ki se ga običajno predpisuje pri motnjah pozornosti pri hiperaktivnih otrocih. V ZDA je priljubljen tudi kot rekreativna droga študentov, ki se pripravljajo na izpite, saj naj bi jih ohranjal budne, polne energije in bolj dojemljive. Dolgoročni učinki in tveganja njegove uporabe sicer niso dovolj znani. Novejši podobni medikament, ki veliko obljublja, je nevro-stimulans modafinil. Pri testiranih osebah je izboljšal kognitivne funkcije na več področjih, uporablja se ga tudi za zdravljenje narkolepsije – nevrološke motnje, kjer ljudje čez dan nenadoma zaspijo med opravljanjem dnevnih dejavnosti. Raziskuje se tudi v vojski za premagovanje pomanjkanja spanca in kot pomoč pri potovanjih in posledičnem »jet lagu«, pri nočni apnoi in pri delavcih v izmenskem delu oziroma pri kronični utrujenosti.

Farmacevtsko tekmovanje

Medtem poteka svetovno tekmovanje med farmacevtskimi podjetji, ki se ukvarjajo z izdelavo ojačevalcev spomina. Nekatere so osredotočene predvsem v biokemično-signalno kaskado reakcij v nevronih, ki temelji na vklapljanju spominskih genov, proizvodnji novih proteinov in rasti novih ter krnitvi odvečnih sinaps – živčnih stikov, ki se pri spominu spreminjajo, ojačujejo. Odkrili so tudi, da lahko iz nekaterih mirujočih celic, nastanejo celo novi nevroni, kar je bilo še pred kratkim obravnavano kot znanstvena fantastika. Kot odziv na zunanje dražljaje namreč v možganih nastajajo vedno znova strukturne spremembe: nevroni se na novo povezujejo, nekoristne povezave izginjajo. Toda možgani precenijo, kateri izmed dražljajev oziroma zaznav so pomembni, te shranijo, ostale pa hitro »izbrišejo«. V podjetjih so identificirali ciljne molekule znotraj signalnih poti, ki jim omogočajo, da farmakološko posežejo v proces spomina, pravi Unterbeck, predsednik enega izmed teh podjetij – na primer protein CREB, ki je glavno stikalo za nastanek dolgoročnih spominov. Snov MEM 1414 poskrbi, da je v celicah dovolj cAMP molekule, ki potem aktivira CREB. Na tak način je mogoče normalizirati starostno okvarjen spomin pri živalih. Začeli so se že prvi testi na zdravih prostovoljcih. Drugi se osredotočajo na zgodnejše faze procesa in ciljajo na spremembe receptorja AMPA, ki kot antena aktivira bližnji receptor NMDA, ki je pomemben vhodni kanal za kemične signale med nevroni. Prevaja namreč kalcij, ki po vdoru v celico aktivira različne spominske kaskade. S prvimi kliničnimi testi so že začeli s snovmi, ki naredijo receptor AMPA občutljivejši za reakcije.

Toda vsi eksperti niso tako navdušeni kot farmacevtska industrija. Pravijo, da je spreminjanje delovanja ciljnih molekul premalo, in da za delovanje celote potrebujemo spremembe v celotni poti do spomina, in ne zgolj v delčku mozaika. To torej pomeni, da bi se morali osredotočiti na spominske mehanizme od mikro nivoja posameznega nevrona, kot so elektrokemični procesi na nevronskih membranah, delovanje ionskih kanalčkov in regulacije membranskih potencialov, nadalje delovanja nevrotransmitorjev, receptorjev in prevajanja impulzov po aksonih (akcijski potencial) pa do makro nivoja, kjer je pomembna aktivacija spominskih nevronskih omrežij oziroma interakcije, komunikacija med ciljnimi nevroni, torej njihova funkcionalna konektivnost (proces električne sinhronizacije oziroma koherence).

Pravijo, da je malo verjetno, da pričakujemo tableto, ki nas bo v vseh mentalnih pogledih naredila učinkovitejše, morda pa uspemo najti snovi za izboljšanje specifičnih sposobnosti v specifičnih situacijah. Steven Rose, znani nevrobiolog, tudi kritično trdi, da so živalski modeli za študij spomina pri človeku nezadostni, zato na tej podlagi ne moremo pričakovati »pametne tabletke«. Sprašuje se tudi, ali je perfektni dolgoročni spomin sploh nekaj, kar naj si želimo? Psihološki mehanizmi, da filtriramo naše zaznave, so namreč brez dvoma koristni, saj s tem preprečimo, da bi se irelevantne ali zgolj prehodno potrebne informacije kopičile v dolgoročni shrambi.

Možgane potrebujemo za preživetje

Kajti ne bi smeli pozabiti, da narava ni ustvarila naših možganov za bliskovito računanje in shranjevanje vseh podatkov. Ne, naši možgani so veliko bolj ustvarjeni za to, da v spreminjajočem se okolju omogočajo prilagoditve in s tem naše preživetje. V takih razmerah je smiselno, da se tisto, kar se dlje časa ne uporablja več, izbriše. Kajti to pomeni, da obstaja velika verjetnost, da tega tudi v prihodnje ne bomo več potrebovali. Manj je lahko več. Kajti če bi si zapomnili enako dobro in trajno vse asociacije v povezavi z določeno besedo ali vse podrobnosti epizod iz življenja, bi bile naše glave prepolne in neučinkovite. To lahko primerjamo s spletom in iskanjem podatkov. Bilo bi, kot če vnesemo iskalni niz s tisočimi zadetki, nato pa se morajo možgani prebijati skozi vso »nesnago«, da poiščejo iskano informacijo. Perfektni spomin bi nas torej naredil nesposobne za življenje. Tak se zdi tudi uvodoma omenjeni Solomon, ki je ob vseh svojih prekipevajočih spominih videti nekoliko zasanjan in zmeden, izgubljen.

Medtem pa nekatere od zadnjih raziskav osvetljujejo sistem, ki za svoje delovanje uporablja nevrotransmiter glutamat. Ugotavljajo, da sestavine tega sistema igrajo pomembno vlogo pri nastanku spomina. Poleg tega dokazujejo, da metode, katerih tarča so deli tega sistema, lahko izboljšajo oziroma okrepijo delovanje spomina. Nova odkritja prinašajo jasnejšo sliko o samih bioloških osnovah spomina, prav tako pa vodijo k možnostim novih načinov zdravljenja za ljudi z motnjami spomina in mišljenja, vključno pri bolnikih z Alzheimerjevo boleznijo (AB) – demenco.

Vedno manj skrivnosti

Dolga leta so biološke osnove spomina ostajale zavite v skrivnost, kar je oviralo iskanje načinov zdravljenja za izboljšanje spomina in mentalnih funkcij pri ljudeh z nevrološkimi boleznimi, kot je AB. Zdaj pa je vrsta nedavnih odkritij prinesla pomemben napredek na tem področju. Študije razkrivajo več komponent možganov, ki igrajo pomembno vlogo pri procesih spomina. Še več, obstajajo dokazi, da metode, ki vplivajo na delovanje teh sestavin, lahko izboljšajo spomin. Taka odkritja vodijo k boljšemu razumevanju mehanizmov spomina in razvoju ojačevalcev spomina, ki bi lahko pomagali številnim ljudem. V preteklosti so se mnogi znanstveniki osredotočili na vlogo nevrotransmiterja acetilholina (AcH). Posamezniki z AB imajo v možganih manj te signalne molekule, kar nakazuje možnost, da je acetilholin pomemben za normalne spominske in miselne procese. Na podlagi te ideje so raziskovalci razvili zdravila, ki poskušajo ohraniti visoko raven AcH v možganih. Tovrstne terapije prinašajo zmerna izboljšanja spomina pri polovici pacientov z AB. Nedavno pa so znanstveniki zastavili nove študije, ki naj bi povečale razumevanje tega, kako v možganih nastaja spomin; da bi odkriti še boljše načine, kako spomin izboljšati. »Ojačevalci« spomina iz tovrstnih raziskav tako ne bi vplivali na vzroke nepravilnosti pri boleznih kot je AB, pač pa bi začasno izboljšali simptome le-teh. V sinapsah možganov nekatere celice sproščajo nevrotransmiter glutamat. Ta molekula lahko potem aktivira molekularne komplekse, kot so receptorji AMPA in NMDA na bližnjih možganskih celicah in pripomore k reakcijam, ki sodelujejo pri procesu spomina, kot pravijo raziskave. Druga molekula, receptor GABA B pa, kot se zdi, zavira ta proces. Mnogo raziskovalcev razvija snovi, s katerimi bi lahko ciljno vplivali na komponente tega sistema, da bi ustvarili zdravila, ki bi lahko ojačala spomin in izboljšala mišljenje. Serija odkritij osvetljuje možganski sistem, ki za svoje delovanje uporablja nevrotransmiter glutamat. Sestavine tega sistema se zdijo odločilne pri nastanku spomina, in če se z njimi ustrezno manipulira, utegnejo izboljšati sposobnost spomina. Ta sistem vsebuje receptorje AMPA in NMDA, dvoje molekularnih kompleksov, ki se odzivajo na glutamat in aktivirajo omenjeni sistem. Raziskovalci so tako odkrili, da neka snov, ki spodbuja delovanje receptorjev AMPA, okrepi spomin pri podganah. Trenutno snov testirajo pri pacientih z AB in pri tistih z blago kognitivno okvaro, kjer so problemi s spominom manjši, lahko pa je ta motnja predstopnja v nastanku AB. Odkrili so tudi, da s pomočjo genetske tehnike, katere tarča je del receptorja NMDA, lahko stimulirajo funkcijo tega receptorja in posledično okrepijo delovanje spomina in izboljšajo učenje pri miših. Začeli so že lov za učinkovinami, ki bi lahko posnemale učinke tovrstnih genetskih manipulacij. Toda vsa zgodba je bolj kompleksna, kot se zdi. Neko nedavno odobreno zdravilo za AB (Ebixa) lahko upočasni upad spomina – deloma zavira nekatere funkcije receptorjev NMDA in tako poveča razmerje signal/šum. Pri AB namreč včasih pretirano delovanje teh receptorjev povzroča probleme, kar zahteva uravnoteženje sistema, šele potem lahko spomin pravilno deluje.

Naslednja tarča, ki vzbuja pozornost, je receptor GABA B. Delovanje te molekule verjetno zavira spominske procese. Raziskovalci so odkrili, da učinkovine, ki selektivno zavirajo funkcijo tega receptorja, izboljšajo uspešnost miši, podgan in opic na testih učenja in spomina. Trenutni rezultati kažejo, da ta učinkovina izboljšuje spomin tudi pri ljudeh z blago kognitivno okvaro. Kmalu jo bodo verjetno preizkusili še pri pacientih z AB. Intenzivno pa raziskujejo še mnogo ostalih tarčnih sistemov v možganih. Take strategije bi lahko služile izboljšanju spomina tudi pri zdravih posameznikih. Neka študija je tako ugotovila, da učinkovina, ki deluje na receptor AMPA, izboljšuje nekatere spominske funkcije pri študentih.

Učenje je varno in učinkovito

A raziskovalci dodajajo, da je za zdrave in mlade posameznike že zdaj na razpolago varen in učinkovit »ojačevalec« spomina – učenje in študij! Velja namreč obojesmerna povezava: s pomočjo možganov sicer lahko spreminjamo naš um oziroma spomin (na primer z ojačevalci spomina – psihostimulansi, antidepresivi, kofein itd.), a včasih je bolj varno in preprosto prek uma spreminjati naše možgane (na primer možganski trening – učenje, mnemonične tehnike, psihoterapija itd.). Ojačevalci spomina in druga psihoaktivna sredstva, kot tudi možnosti električne (globoka možganska stimulacija pri Parkinsonovi bolezni) ali magnetne stimulacije (transkranialna magnetna stimulacija – TMS) možganov, že danes manipulirajo z možgansko funkcijo milijonov ljudi po svetu. Farmacevtska podjetja obljubljajo v prihodnosti še več sredstev in učinkovin, ki bodo še bolj specifična in učinkovita, z manj stranskimi učinki. Ta nova orodja možganske kontrole pa po drugi strani odpirajo Pandorino skrinjico etičnih in filozofskih dilem, vključno s tem, kakšno družbo in kakšne nas same, si želimo.

Simon Brežan

Medicinska fakulteta Univerze v Ljubljani

  • Share/Bookmark

En odgovor v “Spomin in sodobna nevroznanost”

  1. Dajana Dajana pravi:

    Off the record: Poznaš nevarnosti aspartama za nevrosistem? Ta strup se dodaja v živila izključno zaradi njegove izredne sposobnosti brisanja sledi za sabo. Ta strup napada človekov DNK NEPOSREDNO! http://www.vivastar.si/dajana/?p=1019

Komentiraj



Vi ste prijavljeni objavi komentar.