Paměť není výhradní záležitostí mozku: Nenervové buňky si také pamatují

6. 1. 2025

Paměť je to, co nás dělá lidmi. Zatímco jiná zvířata mají také schopnost učit se a pamatovat si, často předpokládáme, že jejich zážitky postrádají emocionální a intelektuální hloubku něčeho, jako je slavná Madeleine Marcela Prousta. Ve svém jádru je však tato mentální zkušenost jednoduše překladem molekulárních procesů a buněčné mechaniky v neuronech. Vědci nyní odhalují, že základní mechanismy paměti fungují i v jiných typech buněk. Ledvinová buňka si možná nevzpomene na "Hotel California", jak jej zpívali The Eagles, ale její procesy učení by mohly poskytnout cenné poznatky o tom, jak paměť funguje, proč se zhoršuje a jak bychom mohli takovému poklesu zabránit, píše Javier Yanes.

Před více než 2 300 lety přirovnali Platón a Aristoteles paměť k rytinám na voskové tabulce. Po staletí se velcí myslitelé snažili pochopit, jak jsme schopni se učit a pamatovat si. Teprve v 19. století začal německý psycholog Hermann Ebbinghaus načrtávat procesy paměti pomocí experimentálních metod. V roce 1904 německý zoolog Richard Semon definoval engram jako fyzický substrát paměti, neuronální strukturu. Teprve v druhé polovině 20. století však moderní biologické techniky umožnily vědcům začít rozplétat molekulární mechanismy, které jsou domovem naší paměti.

Jeden z paměťových jevů, který Ebbinghaus popsal v roce 1885, je známý jako efekt mezer: informace si uchováváme lépe, když se učíme vícekrát během delšího časového úseku, než když se učíme všechny najednou v krátkém úseku, i když je celkové množství studia stejné. Je to klasický rozdíl mezi pravidelnými studijními návyky a biflováním před zkouškou. Navzdory našim pokusům přesvědčit sami sebe, že biflování funguje lépe, byl efekt mezer důsledně ověřován výzkumem.

Ledviny se učí

Nejsou to jen lidé, kteří vykazují tento fenomén. Studie potvrdily efekt mezer na zvířecích modelech s jednodušším nervovým systémem, jako jsou mořští slimáci, kteří se běžně používají při výzkumu paměti, a dokonce i v kultivovaných neuronech. V těchto experimentech vědci aplikují stimulační impulsy na neurony a pozorují odezvu, konkrétně aktivaci genu, který produkuje protein zvaný CREB, který pak aktivuje další geny podílející se na tvorbě paměti. Při stejném celkovém množství stimulace neurony reagují efektivněji – lépe se "učí" – když jsou pulzy rozloženy v čase, místo aby byly doručeny všechny najednou.

Nicméně, jak zdůrazňuje neurovědec Nikolaj Kukuškin z Newyorské univerzity: "Nikdo nikdy neviděl tento efekt rozložené paměti mimo nervový systém." Vzhledem k tomu, že všechny buňky v těle sdílejí stejný kompletní genom, včetně genu CREB, a tento protein je také přítomen v tkáních s různými funkcemi, Kukuškin a jeho tým se rozhodli prozkoumat, zda by nenervové buňky mohly reagovat stejným způsobem – jinými slovy, zda se také lépe "učí", když jsou vystaveny podnětům v určitých intervalech spíše než v jediném záblesku.

Aby to otestovali, použili modifikované ledvinové buňky, kde aktivace CREB chemickými podněty vedla k viditelnému a měřitelnému výstupu: produkci zářícího proteinu získaného ze světlušek. Tímto způsobem Kukuškin a jeho tým zjistili, že ledvinové buňky také dodržují pravidlo efektu rozestupu. Konkrétně čtyři tříminutové stimulační pulzy, vzdálené od sebe 10 minut, generovaly více světla o 24 hodin později než jeden dvanáctiminutový puls. Podle Kukuškina: "Rozdíl mezi těmito dvěma vzory je detekován podobným způsobem, jak to dělají neurony." Věří, že "nenervové buňky jsou mnohem chytřejší, než si myslíme," a tato schopnost lépe se učit rozložením podnětů "by mohla být základní vlastností všech buněk".

Buňky, které se učí

Studie Kukuškina a jeho týmu, publikovaná v Nature Communications, je prvním případem, kdy byl v neneuronálních buňkách pozorován komplexní paměťový jev, o kterém se předpokládá, že je výhradně v nervovém systému. Vychází však z rostoucího počtu výzkumů, které ukazují, že jednotlivé buňky, ať už v jednobuněčných organismech nebo jako součást mnohobuněčného organismu, nejsou pasivní vůči předchozím zkušenostem; spíše se z nich učí. V důsledku toho se jejich budoucí reakce na konkrétní podněty liší od jejich počátečních reakcí.

Další nedávná studie, kterou provedli vědci z Harvardovy univerzity a Centra pro genomickou regulaci (CRG) v Barceloně, použila počítačové simulační modely k odhalení, jak jednotlivé buňky ukládají vzpomínky na minulé zážitky, aby projevily návykové chování, jako je zvyknutí si na hluk nebo vůni. Rosa Martínez-Corral, vedoucí výzkumná pracovnice CRG, naznačuje, že "by to mohlo představovat formu paměti na buněčné úrovni, která by buňkám umožnila okamžitě reagovat a ovlivňovat budoucí reakce."

Vzhledem k tomu, že naše vlastní vzpomínky jsou také zakořeněny v molekulárních a buněčných procesech, jsou tato zjištění považována za důležitá pro pokrok v našem chápání toho, jak paměť funguje. Podle Kukuškina "by mohly vést k lepším způsobům, jak zlepšit učení a léčit problémy s pamětí".

Kromě toho by tyto objevy mohly pomoci překonat odpor k lékařské léčbě: rakovinné buňky se například mohou naučit tolerovat chemoterapii a imunitní systém si může zvyknout na přítomnost maligních buněk a přestat na ně reagovat. Paměť přesahuje mozek a výzkum jednodušších systémů, uzavírá Martínez, "může být užitečný při řešení mnoha dalších základních otázek".

Zdroj v angličtině: ZDE