Nevroplastičnost in spomin

Question 1

Opiši različne vrste možganskih tumorjev in razloži razliko med enkapsuliranim ter infiltrativnim (difuznim) možganskim tumorjem.

Answer 1

Tumor je masa celic. 20% tumorjev je meningiomi (zrastjemo med temi tremi membranami). Vsi meningiomi so enkapsulirani tumorji - rastejo v svoji membrani. **
Enkapsulirane tumorje lahko tako easily najdemo na CT skenu, skoraj vedno so benigni ampak zaradi pritiska na neko področje imajo lahko vpliv na funkcije, ki so v tem delu možganov.
Infiltrativni tumoji so tisti, ki difuzivno rastejo v tkivu. Večinoma so maligni** (težko jih odstraniš, vsako tkivo ki ostane, lahko raste naprej). Glioma je možganski tumor, ki se razvije iz celic glij. Rastejo izredno hitro, infiltrativno in so na žalost najbolj pogosta oblika malignega tumorja.

10% možganskih tumorjev ne izvira iz možganov. Rastejo iz celic, ki jih po krvožilju prinese iz drugih bolnih delov telesa. Tem tumorjem pravimo metastatični (sekundarni); pri možganih jih veliko izvira v pljučih.

Neuorma je tumor, ki raste na živcu ali traktu

Question 2

Opiši razliko med dvema tipa možganske kapi:
možganska krvavitev
možgansko-živčni ishemični dogodek

Answer 2

Kapi so nenadne motnje možgansko-živčnega sistema, ki povzročijo poškodbe možganov. Pogoste posledice kapi so amnezija, afazija, psihiatrične motnje, demenca, paraliza in koma.
Območje mrtvega ali umirajočega tkiva, ki ga povzroči kap, se imenuje infarkt. Okoli infarkta je disfunkcionalno območje ki ga imenujemo penumbra, ki kmalu po kapi navadno tudi umre (razen če je uspešna intervencija, na to se fokusira zdravljenje po kapi).

Možganska krvavitev: do te pride, ko v možganih poči možganska žila in potem se razliva kri po bližnjem možganskem tkivu in ga poškoduje. Počena anevrizma je pogost vzrok znotrajmožganskih krvavitev. Anevrizma je lokalna razširitev stene arterije ali vene, običajno aorte, ki nastane predvsem v oslabljenem delu stene. Do izbočenja pride zaradi oslabljene žilne stene. Anevrizma je lahko kongenitalna, posledica infekcije, strupov (izogibaj se čikom, alkoholu, hipertenzije).

Možgansko-živčni ishemični dogodek: je motnja v dovajanju krvi do nekega predela možganov. Trije glavni vzroki so tromboza, embolija in arteroskleroza. Velikokrat prizadane to področje hipokampusa.

Question 3

Opiši dve različni vrsti zaprtih poškodb glave

Answer 3

50-60 miljonov ljudi letno občuti nekakšno poškodbo možganov; a ni nujno da kaj vstopi v glavo. Vzroki so udarnine (kontuzija; ko se možgani zabijejo v lobanjo; kri od take poškodbe se lahko akumulira v subduralni hematomi; poškodba je na drugi strani kot si se zabila), pretres. Lahko tudi bolj resno kot kroična travmatska encefalopatija (CTE -> ameriški nogomet, rugby, boks, …)-

Question 4

Opiši dva različna tipa okužb možganov

Answer 4

Vstop mikroorganizmov se imenuje možgansko vnetje in posledična inflamacija se imenuje encefalitis. Najbolj pogosti sta bakterijska in virusna okužba.
Bakterije so pogost vzrok meningitisa (vnetje meningijev, 30% smrtnost). Sifilis je pogosta bakterijska okužba.

Virusne okužbe se delijo na dve skupini; ene ki imajo raje nevralna tkiva in tiste ki napadajo nevralna tkiva a nimajo preference. Steklina > rada nevralna tkiva (na srečo traja ne mesec tko da imaš čas da se cepiš vmes). Drugi pogosti so mumps in herpes (nimajo specifično nevralnih tkiv radi).

Question 5

Opiši tri različne vrste nevrotoksinov

Answer 5

Težke kovine -> lahko povzročijo toksično psihozo
Preko zdravil -> npr. antipsihotiki (povzročili tardivno dikinezijo:gre za nehotne zgibke, najpogosteje v predelu glave in vratu)
Endogeni nevrotoksini -> npr. kortisol, nekateri nevrotransmitorji, …

Question 6

Opiši simptome Downovega sindroma in kaj ga povzroči

Answer 6

Genetska je genetska motnja, ki nastane ko nenormalna delitev celic povzroči dodatno popolno ali delno kopijo kromosoma 21. Ta dodatni genetski material povzroči razvojne spremembe in fizične značilnosti Downovega sindroma med njimi: karakteristični fizični izgled, intelektualne motnje, zgodnji nastop Alzheimerjeve bolezni in drugo.

Question 7

Razloži razliko med apoptozo in nekrozo

Answer 7

Apoptoza je eden od tipov programirane smrti; pomembno da eliminira ekstra nevrone. Veliko vzrokov, ki poškoduje možgane (tumor, kap, poškodbe, infekcije, toksini, …) te poškoduje tako, da aktivirajo apopotične programe.
Nekroza - pasivna celična smrt zaradi neke poškodbe
Včasih mislili da je vse nekrotično ampak dejansko celice če lahko zberejo dost virov, naredijo apoptozo (boljše prilagajanje saj ni vnetja okoli in tudi nobene škode bližnjim celicam ker je počasnejše).

Question 8

Definiraj epilepsijo; opiši štiri pogoste tipe napadov; razmisli o možnih načinih zdravljenja.

Answer 8

Primarni simptomwh epilepsije je epileptični napad a niso vsi z napadi epileptični (napad je lahko posledica vročine, toksinov, …). Napadi morajo biti ponavljajoči. 0.8% populacije ima epilepsijo.
Motorični napad: tresenje, rigidnost, izguba ravnotežja in zavesti (večina NI motoričnih)
Epileptična avra -> nek namig pred napadom npr. misel, vonj, znan občutek, ….

Fokalni napad: niso vključeni celi možgani; so preprosti (primarno senzorični, motorični ali oboje) ali kompleksni (pogosto začnejo v temporalnih režnjih in tam ostanejo; cca 50% ima temporalno epilepsijo; delajo avtomatizme in se ne zavedajo kaj delajo)
Generalizirani napadi: vključujejo celotne možgane. Več tipov kot tonic-clonic (izguba zavesti); absence seizure…

Zdravljenje s protikonvulzanti, stimulacija vagusnega živca, transkranialna magnetska stimulacija, keto diet, …

Question 9

Opiši simptome Parkinsonove bolezni in nekaj načinov zdravljenja

Answer 9

Parkinsonova bolezen prizadene 1-2% populacije starejših od 65 let in je kanček bolj pogosta pri moških. Prvi simptomi so blagi: manjše tresenje ali togost prstov ampak se skozi leta resno slabša. Najbolj pogosti simptomi popolnoma razvite bolezni so tresavica med ne-aktivnostjo (ne pa med spanjem), mišična togost, težave pri iniciaciji gibov, počasni gibi, togost obrazne mimike, motnje spanca, depresija in izguba vonja. Večina ima le blažje kognitivne motnje (in essence, these patients are thinking people trapped inside a body they can’t control :’( ), nekateri pa izkusijo hujše.
Vzrokov je več: možganska vnetja, kap, tumor, TBI, nevrotoksini, napake v genetskem zapisu, …večina je posledica interakcije večih genov in okoljskih faktorjev.
Parkinsonova bolezen je povezana z razširjeno degeneracijo, ki je najhujša v substantiji nigra (medmožgansko jedro, njeni nevroni preko nigrostriatne poti projecirajo v striatum bazalnih ganglijev). Navadno izloča dopamin, ki ga pa ne opazimo pri ljudeh s Parkinsonovo. Po avtopsijo so velikokrat prisotne grudice alpha-synukleina (protein).
Zdravljenje -> inekcije L-dopa (sinteza dopamina) a to ni dolgotrajna rešitev in tekom uporabe se zmanjša učinkovitost; deep brian stimulation subtalamičnega jedra (ampak lahko povzroči kognitivne, govorne in motorične stranske učinke, prav tako ne ustavi razvoja bolezni)

Question 10

Opiši simptome Huntingtonove bolezni in opiši njeno genetsko osnovo

Answer 10

Je zelo redka bolezen in vedno povezana z napredno demenco.
Prvi znaki so povišana nemirnost, potem hitri in drzni gibi celotnih udov. Prav tako so prisotne psihiatrične in kognitivne motnje. Eventuelno motorične in kognitivne motnje postanejo tako hude, da bolniki ne morejo več nadzirati svojih bowels, ne morejo se več hraniti, prepoznati svoje prijatelje ali sorodnike. Zdravila ni. Smrt napoči 20 let po prvih simptomih.

Huntingtonova se prenaša iz generacije v generacijo z eno samo mutacijo gena za protein huntingtin. Mutacija povzroči, da se sestavni deli DNKA (adenin, citozin in gvanin) ponovijo večkrat kot kot bi se mogle.

Question 11

Opiši simptome multiple skleroze in risk faktorjev za to

Answer 11

MS je progresivna bolezen, ki napade mielin aksonov v CŽS. Prvi simptomi se razvijejo v zgodnji odraslosti. Na začetku še ni tako opazno a kmalu degeneracija mielina povzroči disfunkcijo in degeneracijo aksonov. Zaradi tega se v veliko področji v CŽS razvije brazgotinasto tkivo (skleroza - otrditev).
MS razumemo kot avtoimuno bolezen.
V MS ni re-mielinezacije aksonov (kar delajo ponavadi oligodentrociti- glia celice) saj so motnje v oligodentrocitih.
Diagnosticiranje MS je navadno narejeno z MRI-jem. Pogosti simpotomi napredne MS so: težave z vidno zaznavo, zmanjšana mišična masa, odrevenelost, tresenje, ataksija, in pri nekaterih tudi kognitivne in čustvene motnje.
Bolj pogosto je pri ženskah.
Vzroki/risk factors: ne tok genetski, pri belcih višja verjetnost, pomanjkanje vitamina D, v bolj hladnih področjih več, kajenje cigaret, …
Zdravljenje: le delno z imunomodulatornimi zdravili

Question 12

Opiši simptome Alzheimerjeve bolezni in evauliraj amyloidno hipotezo

Answer 12

Alzheimerjeva bolezen je progresivna nevrološka motnja, ki povzroči zmanjšanje možganov (atrofija) in odmiranje možganskih celic. Alzheimerjeva bolezen je najpogostejši vzrok za demenco - nenehno upadanje razmišljanja, vedenjskih in socialnih veščin, ki vpliva na človekovo sposobnost samostojnega delovanja.
Alzheimerjeva bolezen je najbolj pogost vzrok demence v starejših in trenutno jo ima okoli 50 miljonov ljudi, verjetnost višja (lahko pojavi že pri 40). Obstajajo tri faze:
- preklinična faza (patološke spremmbe možganov brez vedenjskih ali kognitivnih simptomov)
- prodromalna faza (blažje kognitivne motnje)
- faza demence (progresivna izguba spomina, težave s pozornostjo, spremembe v osebnosti kar vodi v zmedenost, razdražljivost, ankcioznost in motnje govora in na koncu so že preprosti odzivi kot požiranje in nadziranje mehurja težavni). Alzheimereva bolezen je terminalna bolezen.

Tri značilne nevropatološke značilnosti bolezni so izguba/odmiranje nevronov, nevrofibrilarni vozli (neurofibrilary tangles) - nitasti vozli tau proteina v nevralni citoplazmi (naloga tau proteina je ohranjanje strukture nevronov).
Amiloidni plaki (plaque) so skupki brazgotinastega tkiva (v zelo majhni količini pri zdravih, veliko več pri Alzheimerju). Trenutno predpostavljajo, da so amiloidni plaki primarni simptom bolezni (povzročijo vse ostale simptome). ‘

Nevrofibrilarni vozli so bolj pogosti v medialnem temporalnem režnju (entorhinal korteks, amigdala, hipokampus) ki so povezani s spominom. V možganih Alzehimerjevih bolnikov so našli spremembe v nekaterih proteinih in propadanje nevronov na področjih, kot
je medialni temporalni reženj (hipokampus, amigdala oz. strukture, ki imajo pomembno vlogo pri spominu), inferiorno temporalni korteks, posteriorno parietalni korteks in prefrontalni korteks (območja, ki upravljajo s kompleksnimi kognitivnimi funkcijami). Alzheimerjeva ima
velik genetski faktor. Zdravil ni, zdravljenje je simptomatsko – zgolj lajšanje simptomov (npr. blokatorji encimov acetilholinsteraz, antidepresivi)

Question 13

Primerjaj nevralno regeneracijo v CŽS in v PŽS

Answer 13

Regeneracija živčevja - ponovna rast poškodovanih nevronov - pri sesalcih in drugih višjih vretenčarjih ne poteka tako uspešno kot pri večini nevretenčarjev in nižjih vretenčarjih. Zmožnost natančne rasti aksonov, ki jo višji vretenčarji posedujejo med razvojem, se večinoma izgubi, ko dosežejo zrelost. Regeneracija aksonov je skoraj nična v osrednjem živčevju odraslih sesalcev. Ko regeneracija aksonov vendarle nastopi, običajno zahteva zelo specifične pogoje.

V perifernem živčevju sesalcev regeneracija od poškodovanega živca običajno začne 2 ali 3 dni po poškodbi aksona, ko so se oblikovali novi rastni konici. Kaj se zgodi nato, je odvisno od narave poškodbe; obstajajo tri možnosti. Prva, če ostanejo prvotne mielinske ovojnice Schwannovih celic nedotaknjene, regenerirajoči periferni aksoni zrastejo skozi njih do svojih prvotnih ciljev s hitrostjo nekaj milimetrov na dan. Druga, če je periferni živec prerezan in se konca ločita za nekaj milimetrov, se regenerirajoče konice aksonov pogosto vpijejo v napačne ovojnice in jih usmerjajo k napačnim ciljem; zato je pogosto težko povrniti usklajeno uporabo okončine, prizadete zaradi poškodbe živca, tudi če je bila regeneracija obsežna. In tretja, če se konci prerezanega perifernega živca močno razmaknejo ali če je dolg odsek živca poškodovan, morda ne bo smiselne regeneracije; konice regenerirajočih aksonov rastejo v zmedenem nizu okoli proximalnega debla. Te tri vzorce regeneracije perifernega živca pri sesalcih ponazarja slika 10.16.

Zakaj regenerirajo nevroni perifernega živčevja sesalcev, ne pa tudi nevroni osrednjega živčevja sesalcev? Očiten odgovor je, da so odrasli nevroni perifernega živčevja inherentno sposobni regeneracije, medtem ko nevroni odraslega osrednjega živčevja tega niso. Vendar se je izkazalo, da je ta odgovor le delno pravilen. Nekateri nevroni osrednjega živčevja so sposobni regeneracije, če so presajeni v periferno živčevje, medtem ko nekateri nevroni perifernega živčevja niso sposobni regeneracije, če so presajeni v osrednje živčevje. Očitno nekaj v okolju perifernega živčevja spodbuja regeneracijo, medtem ko nekaj v okolju osrednjega živčevja tega ne počne. Schwannove celice se zdijo kot eden od faktorjev.

Schwannove celice, ki mielinizirajo aksoni perifernega živčevja, odstranjujejo ostanke in brazgotinsko tkivo, ki nastaneta zaradi degeneracije, se množijo za tvorbo dodatnih Schwannovih celic in spodbujajo regeneracijo v perifernem živčevju sesalcev tako, da proizvajajo nevrotrofične faktorje in tvorijo fizične poti za vodenje regeneracije aksonov. Nasprotno oligodendrociti, ki mielinizirajo aksoni osrednjega živčevja, ne odstranjujejo ostankov ali spodbujajo ali usmerjajo regeneracije; dejansko sproščajo faktorje, ki aktivno blokirajo regeneracijo. Poleg tega astrociti v osrednjem živčevju po poškodbi tvorijo glijski šiv, ki predstavlja fizično oviro za regeneracijo aksonov in prav tako aktivno sprošča zaviralce rasti aksonov.

Ko akson degenerira, se iz zdravih sosednjih aksonov razrastejo veje aksona in se povežejo na mestih, ki jih je zapustil degeneriran akson; to imenujemo** kolateralno brstenje**. Kolateralni poganjki se lahko razvijejo iz terminalnih vej aksona ali nodusov Ranvier na sosednjih nevronih. Kolateralno brstenje je prikazano na sliki 10.17.

Question 14

Opiši pet specifičnih testov spomina, ki so jih uporabili pri pacientu H.M.

Answer 14

• DIGIT-SPAN 1 1 TEST
  Nesposobnost H.M.-a, da bi oblikoval določene dolgoročne spomine, je bila objektivno prikazana s testom spomina številk + 1, klasičnim testom verbalnega dolgoročnega spomina. H.M. so prosili, naj ponovi 5 številk, ki so mu bile prebrane v intervalih 1 sekunde. Zaporedje je ponovil pravilno. V naslednjem preizkusu so iste 5 številke predstavljene v istem zaporedju z dodano 1 novo številko na koncu. To isto 6-številčno zaporedje je bilo nekajkrat predstavljeno, dokler ga ni pravilno ponovil, nato pa je bila na koncu dodana še ena številka, in tako naprej. Po 25 preizkusih H.M. ni uspelo ponoviti 8-številčnega zaporedja. Večina ljudi lahko pravilno ponovi približno 15 številk po 25 preizkusih testa številk + 1
• ** BLOCK-TAPPING TEST**
  H.M. je imel globalno amnezijo - amnezijo za informacije, predstavljene v vseh čutnih modalnostih. Milner (1971) je pokazal, da H.M.-ova amnezija ni bila omejena na verbalni material, tako da je ocenil njegovo uspešnost na testu blokiranja. Na plošči pred H.M. je bilo razporejenih 9 blokov, in prosili so ga, naj opazuje nevropsihologa, kako se dotakne zaporedja teh blokov, in nato ponovi isto zaporedje dotikov. Medtem ko ima tipična oseba blokirno številko 6, se H.M. ni mogel naučiti pravilno dotakniti zaporedja 6 blokov - tudi ko je bilo isto zaporedje ponovljeno 12-krat.
• ** MIRROR-DRAWING TEST**
  Prvi znak, da H.M.-ova anterogradna amnezija ni zajemala vseh dolgoročnih spominov, je prišel iz rezultatov testa risanja v zrcalu (glej Milner, 1965). H.M.-ova naloga je bila, da z gledanjem svoje roke v zrcalu nariše črto znotraj meja cilja v obliki zvezde. H.M. so prosili, naj sledi zvezdi 10-krat na vsak od 3 zaporednih dni, in zabeleženo je bilo število krat, ko je na vsakem preizkusu prekoračil meje. Kot prikazuje slika 11.2, se je H.M.-ova uspešnost izboljšala v 3 dneh, kar kaže na zadrževanje naloge. Kljub izboljšani uspešnosti si H.M. ni mogel spomniti, da je že kdaj opravil to nalogo.
• ** INCOMPLETE-PICTURES TEST**
  Odkritje, da je H.M. sposoben oblikovati dolgoročne spomine za risanje v zrcalu, je nakazovalo, da so senzorično-motorične naloge izjema od njegove nesposobnosti oblikovanja dolgoročnih spominov. Vendar je to stališče izzvala predstavitev, da je H.M. sposoben oblikovati nove dolgoročne spomine za test nepopolnih slik - nesenorični test spomina, ki uporablja pet nizov fragmentiranih risb. Vsak niz vsebuje risbe istih 20 predmetov, vendar se nizi razlikujejo po stopnji njihove popolnosti: Niz 1 vsebuje najbolj fragmentirane risbe, niz 5 pa popolne risbe. Oseba je prosila, naj identificira 20 predmetov iz najbolj fragmentiranega niza (niz 1); nato se ti predmeti, ki niso bili prepoznani, predstavijo v svojih različicah niza 2, in tako naprej, dokler niso bili identificirani vsi 20 predmetov. Slika 11.3 prikazuje H.M.-ovo uspešnost na tem testu in njegovo izboljšano uspešnost 1 uro kasneje (Milner et al., 1968). Kljub izboljšani uspešnosti si H.M. ni mogel spomniti, da je že kdaj opravil to nalogo.
• ** PAVLOVIAN CONDITIONING**
  H.M. se je naučil nalogo Pavlovskega pogojevanja pomežika, čeprav z nekoliko počasnejšim tempom ). Zvok je bil predvajan tik preden mu je bila dana sapica zraka v oko; te preizkuse so ponavljali, dokler zvok sam ni sprožil trepetanja očesa. Dve leti kasneje je H.M. ohranil to pogojevano odziv skoraj popolnoma, čeprav se ni imel zavedanja usposabljanj

Question 15

Opiši tri večja znanstvena odkritja, ki izhajajo iz primera pacienta H.M.

Answer 15

Prvič, s prikazom, da imajo medialni temporalni režnji posebno pomembno vlogo pri spominu, je H.M.-ov primer izzval takrat prevladujoče mnenje, da so funkcije spomina razpršene in enakovredno razporejene po celotnih možganih. S tem je H.M.-ov primer obnovil prizadevanja za povezovanje posameznih možganskih struktur s specifičnimi spominskimi procesi; zlasti je H.M.-ov primer sprožil obsežen raziskovalni napor, usmerjen v pojasnjevanje spominskih funkcij hipokampusa in drugih struktur medialnih temporalnih režnjev.

Drugič, odkritje, da bilateralna lobektomija medialnih temporalnih režnjev odpravi H.M.-ovo sposobnost oblikovanja določenih vrst dolgoročnih spominov, ne da bi motila njegovo uspešnost pri testih kratkoročnega spomina ali oddaljenega spomina (spomina na izkušnje iz daljne preteklosti), je podprlo teorijo, da obstajajo različni načini shranjevanja za kratkoročni, dolgoročni in oddaljeni spomin. H.M.-ov poseben problem se je zdel težava pri konsolidaciji spomina (prevodu kratkoročnih spominov v dolgoročne spomine).

Tretjič, H.M.-ov primer je bil prvi, ki je razkril, da lahko amnezija bolnik trdi, da nima spomina na prejšnjo izkušnjo, hkrati pa pokaže spomin nanjo z izboljšano uspešnostjo (npr. pri testih risanja v zrcalu in testih nepopolnih slik). To odkritje je pripeljalo do ustvarjanja dveh ločenih kategorij dolgoročnih spominov: Zavestni dolgoročni spomini so postali znani kot eksplicitni spomini, dolgoročni spomini, ki jih izboljšana testna uspešnost kaže brez zavestne zavesti, pa so postali znani kot implicitni spomini. Kot boste kmalu izvedeli, je ta razlikovanje splošnega pomena: Veliko ljudi z amnezijo izgubi sposobnost oblikovanja eksplicitnih spominov, medtem ko ohranijo sposobnost oblikovanja implicitnih spominov.

Question 16

Opiši kako so raziskave amnezije medialnega temporalnega režnja doprinesle k našemu razumevanju učenja in spomina

Answer 16

Raziskave o amneziji medialnih temporalnih režnjev so pokazale, da težava H.M.-a pri oblikovanju zavestnih dolgoročnih spominov, ob ohranjeni sposobnosti oblikovanja nezavednih dolgoročnih spominov na iste izkušnje, ni edinstvena zanj. Ta težava se je izkazala za simptom amnezije medialnih temporalnih režnjev, prav tako kot pri mnogih drugih amnezijah. Posledično ima ocena nezavednih dolgoročnih spominov pomembno vlogo pri študiji človeškega spomina. Testi, ki ocenjujejo nezavedni spomin, se imenujejo testi ponovnega spodbujanja. Primeri takšnih testov so test nepopolnih slik in naloge risanja v zrcalu, vendar so testi ponovnega spodbujanja, ki vključujejo spomin na besede, pogostejši. Udeležence na začetku prosijo, naj pregledajo seznam besed; niso jim naročili, naj se česa naučijo ali kaj zapomnijo. Kasneje jim pokažejo serijo fragmentov (npr. _ O B _ _ E R) besed iz izvirnega seznama in jih preprosto prosijo, naj jih dokončajo. Kontrolne osebe, ki so videle izvirne besede, se dobro odrežejo. Presenetljivo je, da udeleženci z amnezijo pogosto dobro opravljajo, čeprav se ne spomnijo eksplicitno, da so videli izvirni seznam. ( Mimogrede, pravilni odgovor na primer testa ponovnega spodbujanja je “rak.”)

Odkritje, da obstajata dva sistema spomina - eksplicitni in implicitni - postavlja pomembno vprašanje: Zakaj imamo dva vzporedna sistema spomina, enega zavestnega (eksplicitnega) in drugega nezavednega (implicitnega)? Predpostavljamo, da je nezavedni sistem bil prvi, ki se je razvil, ker je preprostejši (ne vključuje zavesti), zato je vprašanje dejansko to: Kje je prednost v imetju drugega, zavestnega sistema?

Poglejmo si dva eksperimenta: eden s pacienti z amnezijo in eden s pacienti z amnezijo medenih temporalnih režnjev. Ta dva eksperimenta nakazujeta, da je odgovor “prilagodljivost”. V obeh eksperimentih so amneziki osvojili nalogo implicitnega učenja tako dobro kot kontrolne osebe; vendar, če so jih prosili, naj svoje nezavedno znanje uporabijo na drugačen način ali v drugačnem kontekstu, so popolnoma odpovedali. Predpostavljamo, da je evolucija eksplicitnih sistemov spomina omogočila prilagodljivo uporabo informacij.

Question 17

Razloži razliko med semantičnih in epizodičnih spominom

Answer 17

H.M. je bil sposoben oblikovati zelo malo novih eksplicitnih spominov. Vendar pa večina ljudi z amnezijo medialnih temporalnih režnjev kaže manj popolne spominske primanjkljaje. Raziskave teh amnezikov so ugotovile, da se eksplicitni spomini delijo na dve kategoriji in da imajo mnogi od teh amnezikov veliko več težav z eno kategorijo kot z drugo.
Ekplicitni spomin se deli na semantični in epizodični spomin . Semantični spomini so eksplicitni spomini za splošna dejstva ali informacije; episodični spomini so eksplicitni spomini za posebne trenutke (epizode) v življenju posameznika. Ljudje z amnezijo medialnih temporalnih režnjev imajo posebne težave z episodičnimi spomini. Drugače povedano, imajo težave s spominjanjem specifičnih dogodkov iz svojega življenja, čeprav je njihov spomin na splošne informacije pogosto normalen. Čeprav si ne morejo zapomniti, da so imeli zajtrk s starim prijateljem zjutraj ali pa so šli v nov film popoldne, se pogosto spomnijo jezika, ki so ga naučili, svetovnih dogodkov in stvari, ki so se jih naučili v šoli.

Endel Tulving je bil pomemben raziskovalec semantično-epizodične dikotomije. Epizodični spomin (imenovan tudi avtobiografski spomin) so primerjali z mentalnim potovanjem nazaj v času in doživljanjem lastne preteklosti. Vargha-Khadem in kolegi (1997) so spremljali zorenje treh pacientov z amnezijo medialnih temporalnih režnjev, ki so doživeli poškodbe bilateralnih medialnih temporalnih režnjev že v zgodnjem življenju. Presenetljivo, čeprav se niso mogli spomniti veliko izkušenj iz svojega vsakdanjega življenja (epizodični spomin), so napredovali skozi osnovnošolsko in srednješolsko izobraževanje ter pridobili razumne ravni jezikovnih sposobnosti in dejanskega znanja (semantični spomin). Kljub akademskemu uspehu se njihov episodični spomin ni izboljšal.

Težko je opaziti primanjkljaje episodičnega spomina, celo ko so primanjkljaji izjemni. To se zgodi delno zato, ker nevropsihologi običajno nimajo načina, da bi izvedeli resnične dogodke v pacientovem življenju, delno pa zato, ker postanejo pacienti zelo učinkoviti pri podajanju semantičnih odgovorov na episodična vprašanja. Naslednja parafrazirana izmenjava prikazuje, zakaj nevropsihologi težko opazijo težave z episodičnim spominom.

Question 18

Opiši dva dokaza, ki podpirata idejo, da lahko selektivna hipokampalna disfunkcija povzroči medialno temporalno amnezijo

Answer 18

1) Pri predhodni globalni amneziji (nenadni začetek brez očitnega vzroka pri sicer normalnih odraslih; pojavi huda anterogradna in zmerna retrogradna amnezija za ekplicitne epizodične spomine) so učinki le začasni (4-6 ur). Nenaden začetek prehodne globalne amnezije nakazuje, da jih povzroča možganska kap; vendar pa do nedavnega ni bilo mogoče povezati nobene možganske patologije s to motnjo.
2) V zadnjih letih so raziskovalci identificirali nepravilnosti v področju CA1 hipokampusa. Časovni potek teh nepravilnosti, ki se običajno ne kažejo takoj po začetku napada in se običajno izzvenijo deset dni pozneje, nakazuje na poškodbe zaradi ishemije

Question 19

Opiši etiologijo in simptome amnezija Korsakoffovega sindroma

Answer 19

Obdukcija običajno razkriva lezije v medialnem diencefalonu (medialni talamus in medialni hipotalamus) ter difuzno poškodbo drugih možganskih struktur, predvsem neokorteksa, hipokampusa in možganov.
Amnezija pri Korsakoffovem sindromu je v nekaterih pogledih podobna amneziji medialnega temporalnega režnja. Na primer, v zgodnjih fazah motnje je najbolj izrazita anterogradna amnezija za eksplicitne epizodične spomine. Vendar pa se s potekom motnje razvije tudi retrogradna amnezija, ki se lahko končno razteza nazaj v otroštvo. Primanjkljaji v implicitnem spominu so odvisni od uporabljenega testa, vendar so na splošno manj izraziti kot pri eksplicitnem spominu.

Question 20

Opiši kako so simptomi Alzheimerja povezani z amenzijo

Answer 20

Alzheimerjeva bolezen je še en pogost vzrok za amnezijo. Prvi znak Alzheimerjeve bolezni je pogosto blago poslabšanje spomina. Vendar pa je motnja progresivna: sčasoma se razvije demenca in postane tako huda, da pacient ni zmožen niti enostavnih dejavnosti (npr. jesti, govoriti, prepoznati zakonca ali nadzorovati mehurja). Alzheimerjeva bolezen je neozdravljiva.

Prizadevanja za razumevanje nevronske osnove amnezije pri Alzheimerjevi bolezni so se osredotočila na predemenčne bolnike s to boleznijo (bolnike s Alzheimerjevo boleznijo, ki še niso razvili demence). Spominske pomanjkljivosti teh bolnikov so bolj splošne kot tiste, povezane z poškodbami medialnih temporalnih režnjev, poškodbami medialnega dienkefalona ali Korsakoffovim sindromom. Poleg velikih pomanjkljivosti v anterogradnem in retrogradnem spominu na eksplicitne naloge predemenčni bolniki s Alzheimerjevo boleznijo pogosto kažejo pomanjkljivosti v kratkoročnem spominu in nekaterih vrstah implicitnega spomina: njihov implicitni spomin za verbalno in zaznavno gradivo je pogosto pomanjkljiv, medtem ko njihov implicitni spomin za senzorimotorno učenje ni.

Raven acetilholina je močno zmanjšana v možganih bolnikov s Alzheimerjevo boleznijo. To zmanjšanje izhaja iz degeneracije bazalnega predela možganov (sredinskega območja tik nad hipotalamusom; glej Sliko 11.16), ki je glavni vir acetilholina v možganih. Ta ugotovitev, skupaj z ugotovitvijo, da lahko možganske kapi v območju bazalnega predela povzročijo amnezijo, je privedla do stališča, da je izčrpanost acetilholina vzrok za Alzheimerjevo amnezijo.

Čeprav lahko izčrpanost acetilholina zaradi poškodb bazalnega predela prispeva k amneziji pri Alzheimerjevi bolezni, to očitno ni edini dejavnik. Možganske poškodbe, povezane z Alzheimerjevo boleznijo, so izjemno razpršene, zajemajo veliko območij, vključno z medialnimi temporalnimi režnji in prednjim delom možganov, ki imata ključni vlogi pri spominu.

Question 21

Kaj so posledice TBI na spomin

Answer 21

Koma (patološko stanje nezavesti), ki sledi hudi poškodbi glave, običajno traja nekaj sekund ali minut, v resnih primerih pa lahko traja tedne. Ko se pacientki povrne zavest, doživi obdobje zmedenosti. Žrtve zaprtih poškodb glave običajno nevropsihologi navadno ne testirajo dokler se obdobje zmedenosti ne konča, če jih sploh testirajo. Testiranje običajno pokaže, da ima bolnik trajno retrogradno amnezijo za dogodke, ki so pripeljali do udarca, in trajno anterogradno amnezijo za veliko dogodkov, ki so se zgodili med nadaljnjim obdobjem zmedenosti.

Anterogradne spominske pomanjkljivosti, ki sledijo zaprtim poškodbam glave, pogosto zmedejo prijatelje in sorodnike, ki so se pogovarjali s pacientom med obdobjem zmedenosti, na primer med obiskom v bolnišnici. Pacient se lahko zdi razmeroma luciden takrat, saj je kratkoročni spomin normalen, pozneje pa se ne spomni ničesar iz pogovora.

Slika 11.5 povzema učinke zaprte poškodbe glave na spomin. Opazimo, da je trajanje obdobja zmedenosti in antergradne amnezije običajno daljše od kome, ki je običajno daljša od obdobja retrogradne amnezije. Hujše poškodbe glave običajno povzročijo daljše kome, daljša obdobja zmedenosti in daljše obdobja amnezije. Na sliki 11.5 niso prikazani otoki spomina - preživeli spomini na posamezne dogodke, ki so se zgodili med obdobji, ko so bili drugi spomini izbrisani.

Question 22

Opiši klasičen pogled na spominsko konsolidacijo. Kateri dokazi govorijo v prid te teorije? Primerjaj s trenutnim pogledom na konsolidacijo spomina.

Answer 22

Klasično stališče o konsolidaciji spomina, kot ga predlaga Hebbova teorija, trdi, da so spomini sprva shranjeni v kratkoročnem spominu s cirkuliranjem nevronske aktivnosti v zaprtih tokokrogih. Ti reverberantni vzorci nevronske aktivnosti so dovzetni za motnje, kot je poškodba glave, vendar sčasoma povzročijo strukturne spremembe v sinapsah, kar vodi v stabilno dolgoročno shranjevanje. Elektrokonvulzivni šok (ECS) je bil uporabljen za študij konsolidacije spomina, pri čemer je cilj izbrisati spomine, ki še niso prešli v strukturne spremembe. Študije, zlasti s pomočjo ECS, so nakazovale, da bi lahko bila konsolidacija spomina relativno kratkotrajna, vendar so različne raziskave našle dokaze za mnogo daljše gradijente retrogradne amnezije.

V nasprotju s tem klasičnim stališčem nedavne raziskave namigujejo, da konsolidacija spomina traja dolgo časa, morda celo nedoločeno. Obstaja naraščajoča odpornost trajnih spominov na motnje skozi življenje, saj vsaka aktivacija spomina prinese posodobitev in vzpostavitev dodatnih povezav z drugimi spomini, kar povečuje odpornost na motnje zaradi možganskega travmatičnega dogodka.

Primer H.M. je predstavljal dokaz o konsolidaciji spomina in nakazoval, da ima hipokampus pri tem posebno vlogo. Da bi pojasnila, zakaj je bil H.M.-ju moten le retrogradni spomin, pridobljen v nekaj letih pred njegovo operacijo, sta Scoville in Milner (1957) predlagala, da so spomini začasno shranjeni v hipokampusu, dokler jih ni mogoče prenesti v bolj stabilen kortikalni shranjevalni sistem. Ta teorija je postala znana kot standardna teorija konsolidacije ali teorija dvojne sledi (glej Clark & Maguire, 2016; Dudai, Karni, & Born, 2015; Moscovitch et al., 2016).

Danes je le malo privržencev standardni teoriji konsolidacije. Kot ste pravkar prebrali, je časovno razvrščena retrogradna amnezija značilnost številnih oblik človeške amnezije (npr. Alzheimerjeva amnezija, Korsakoffova amnezija), zato se zdi malo verjetno, da bi hipokampus igral posebno vlogo pri konsolidaciji. Zdi se, da je ob vsaki zavesti izkušnje hitro in redko zakodirana na razpršen način po hipokampusu in drugih vključenih strukturah.

Po mnenju Moscovitcha in kolegov (npr. Nadel in Moscovitch, 1997; Winocur in Moscovitch, 2011) ostajajo shranjeni spomini vse bolj odporni na motnje zaradi disfunkcije hipokampusa, saj se ob vsaki podobni izkušnji ali obnovitvi izvirnega spomina vzpostavi nov engram (sprememba v možganih, ki hrani spomin) in se poveže z izvirnim engramom. Z dodajanjem vsakega novega engrama se vidiki izvirnega spomina postopoma spreminjajo v semantični spomin, katerega shranjevanje manj temelji na hipokampusu in bolj na kortikalnih strukturah (glej Clarke & Maguire, 2016; Moscovitch et al., 2016). To olajša priklic spomina in izvirni engram naredi težje motljivega.

REKONSOLIDACIJA. Eden od teoretičnih konceptov, ki pritegnejo veliko pozornosti, je rekonsolidacija (glej Bonin & De Koninck, 2015). Hipoteza je, da je vsakič, ko se spomin vrne iz dolgoročnega spomina, začasno zadržan v nestabilnem kratkoročnem spominu, kjer je ponovno dovzeten za posttravmatsko amnezijo, dokler ni ponovno rekonstituiran. Zanimanje za proces rekonsolidacije izhaja iz več študij v 1960-ih, vendar je nato pojenjalo, dokler ni ključna študija Naderja, Schafeja in LeDouxa (2000) spet vzplamtela. Ti raziskovalci so podganam kmalu po tem, ko so morale spomniti pogojevanje s strahom, vbrizgali zaviralec sinteze beljakovin anizomicin v amigdale. Vbrizgavanje je povzročilo retrogradno amnezijo za pogojevanje s strahom, čeprav je bila izvirna pogojevalna seja potekala mnogo dni prej. Večina raziskav o rekonsolidaciji se je osredotočila na pogojevanje s strahom, vendar nekateri dokazi kažejo, da bi lahko bil pojav rekonsolidacije spomina splošen v živčnem sistemu (glej Bonin & De Koninck, 2015).

Question 23

Opiši zamaknjen, ne-skladen test za opice in podgane

Answer 23

Nazadnje, sredi sedemdesetih let, več kot dve desetletji po prvih poročilih o izjemnem primeru H.M., je bil razvit živalski model njegove motnje. Bil je razglašen za velik preboj, ker je odprl nevroanatomijo amnezije medialnega temporalnega režnja za eksperimentalno preučevanje.

VERZIJA OPRAVLJANJA TESTA ODLOŽENEGA NEUJEMANJA VZORA PRI OPICAH. V ločenih laboratorijih sta Gaffan (1974) in Mishkin ter Delacour (1975) pokazala, da opice z bilateralnimi lobektomijami medialnega temporalnega režnja težave pri oblikovanju dolgoročnih spominov za predmete, s katerimi se srečajo v testu odloženega neujemanja vzorca. V tem testu je opica predstavljena z značilnim predmetom (vzorčnim predmetom), pod katerim najde hrano (npr. bananine pelete). Nato, po odloženem času, je opica predstavljena z dvema testnima predmetoma: vzorčnim predmetom in neznanim predmetom. Opica si mora zapomniti vzorčni predmet, da lahko izbere neznan predmet in dobi hrano, skrito pod njim. Pravilno izvedbo poskusa prikazuje slika 11.7.

Intaktne, dobro izurjene opice so pravilno opravile približno 90 odstotkov poskusov odloženega neujemanja vzorca, ko so bile ohranitveni intervali le nekaj minut ali manj. Nasprotno pa so opice z bilateralnimi lezijami medialnega temporalnega režnja imele velike težave pri prepoznavanju predmetov (glej sliko 11.8). Te pomanjkljivosti so modelirale tiste pri H.M. v ključnih pogledih. Na primer, zmogljivost opic je bila normalna pri odlogih nekaj sekund, vendar se je ob podaljšanih odlogih do nekaj minut zmanjšala na ravni blizu naključju, njihova zmogljivost pa je bila izjemno dovzetna za motnje zaradi motenj (glej Squire & Zola-Morgan, 1985). Dejansko so ljudje z amneziijo medialnega temporalnega režnja testirani na testu odloženega neujemanja vzorca - njihove nagrade so bile kovanci namesto rezin banane - in njihova zmogljivost se je odražala v zmogljivosti opic z enakimi poškodbami možganov.

Razvoj testa odloženega neujemanja vzorca za opice je omogočil preverjanje predpostavke, da je amnezija, ki izhaja iz poškodb medialnega temporalnega režnja, v celoti posledica poškodb hipokampusa - slika 11.9 prikazuje lokacije treh glavnih struktur temporalnega režnja v možganih opice: hipokampus, amigdala in sosednji medialni temporalni korteks. Vendar moramo preden razmislimo o tej pomembni smeri raziskovanja, preučiti še en pomemben metodološki razvoj: verzijo testa odloženega neujemanja vzorca pri podganah.

VERZIJA OPRAVLJANJA TESTA ODLOŽENEGA NEUJEMANJA VZORA PRI PODGANAH. Da bi razumeli, zakaj je razvoj verzije testa odloženega neujemanja vzorca pri podganah igral pomembno vlogo pri ocenjevanju posebne vloge poškodbe hipokampusa pri amneziji medialnega temporalnega režnja, preglejte sliko 11.10, ki prikazuje običajne metode izdelave lezij v hipokampu opic in podgan. Zaradi velikosti in lokacije hipokampusa je skoraj vse študije lezij hipokampusa pri opicah vključevalo aspiracijo (sesanje) velikih delov medialnega temporalnega korteksa poleg hipokampusa. Vendar je pri podganah tuje poškodbe, povezane z lezijami hipokampusa z aspiracijo, običajno omejene na majhno območje parietalesnega neokorteksa. Poleg tega je hipokampus podgane dovolj majhen, da ga je mogoče poškodovati elektrolitično ali z injekcijami intracerebralnih nevrotoksinov - metode, ki povzročajo manj tuje škode. Verzija testa odloženega neujemanja vzorca za podgane, ki najbolj spominja na tisto za opice, jo je razvil David Mumby s pomočjo aparature, imenovane Mumby box. Ta verzija testa za podgane je prikazana na sliki 11.11.

Prej je veljalo, da podgane ne morejo opravljati naloge tako kompleksno kot je potrebno za test odloženega neujemanja vzorca; slika 11.12 kaže drugače. Podgane se odrežejo skoraj tako dobro kot opice pri odlogih do 1 minute (Mumby, Pinel, & Wood, 1989).

Veljavnost verzije testa odloženega neujemanja vzorca pri podganah je bila potrjena s študijami učinkov lezij medialnega temporalnega režnja. Kot pri ljudeh in opicah tudi bilateralne lezije hipokampusa, amigdale in medialnega temporalnega korteksa pri podganah povzročijo pomembne pomanjkljivosti pri vseh razen najkrajših intervalih zadrževanja (Mumby, Wood, & Pinel, 1992).

Question 24

Opiši nevroanatomsko osnovo za prepoznavanje objektov, ki so posledica bilateralne medialne temporalne lobektomije.

Answer 24

V kolikšni meri so motnje prepoznavanja predmetov po bilateralni lobektomiji medialnih temporalnih režnjev posledica poškodbe hipokampusa? V začetku 90. let so raziskovalci začeli ocenjevati relativne učinke lezij različnih struktur medialnega temporalnega režnja na izvajanje testa neusklajenega neprimerjanja s vzorcem, tako pri opicah kot tudi pri podganah. Izzivi stališča, da je poškodba hipokampusa ključni dejavnik pri amneziji medialnega temporalnega režnja, so se hitro kopičili. Večina pregledovalcev te raziskave (glej Bussey & Saksida, 2005; Duva, Kornecook, & Pinel, 2000; Mumby, 2001) je prišla do podobnih zaključkov: bilateralno kirurško odstranjevanje medialnega temporalnega korteksa dosledno povzroča hude in trajne primanjkljaje pri izvajanju testa neusklajenega neprimerjanja s vzorcem in drugih testov prepoznavanja objektov. Nasprotno bilateralno kirurško odstranjevanje hipokampusa povzroči le skromne primanjkljaje, bilateralno uničenje amigdale pa jih ne povzroči. Slika 11.13 primerja učinke lezij medialnega temporalnega korteksa in lezij hipokampusa ter amigdale na spomin prepoznavanja objektov pri podganah.

Poročila, da so lezije medialnega temporalnega korteksa resno prizadele spomin prepoznavanja objektov, medtem ko so lezije hipokampusa povzročile le zmerna primanjkljaja, so privedla do obuditve zanimanja za primer R.B. in podobne primere. Prej v tem poglavju ste izvedeli, da je R.B. postal amnezik po ishemični nesreči med srčno operacijo, nato pa je analiza njegovega možgana razkrila očitno izgubo celic predvsem v piramidnem sloju CA1 področja njegovega hipokampusa (glej sliko 11.4). Ta rezultat je bil ponovljen tako pri opicah (Zola-Morgan et al., 1992) kot tudi pri podganah (Wood et al., 1993). Pri obeh vrstah živali globalna cerebralna ishemija povzroči izgubo piramidnih celic CA1 področja hipokampusa in hude primanjkljaje pri izvajanju testa neusklajenega neprimerjanja s vzorcem.

Povezava med ishemijsko povzročeno poškodbo hipokampusa in primanjkljaji pri prepoznavanju objektov pri ljudeh, opicah in podganah se zdi močna podpora teoriji, da hipokampus igra ključno vlogo pri spominu prepoznavanja objektov. Vendar pa obstaja težava s to ugotovitvijo: kako lahko lezije, ki jih povzroči ishemija enega majhnega dela hipokampusa, povežemo s hujšimi primanjkljaji pri izvajanju testa neusklajenega neprimerjanja s vzorcem, medtem ko so primanjkljaji, povezani z popolnim odstranjevanjem hipokampusa, le zmerni? Ta dokazna pot nakazuje, da poškodbe drugih možganskih struktur, razen hipokampusa, prispevajo k amneziji, opaženi pri bolnikih po globalni cerebralni ishemiji (glej Mumby et al., 1996). Dejansko, čeprav je najbolj očitna poškodba po cerebralni ishemiji v področju CA1 hipokampusa, obstaja znatna poškodba drugih območij, ki je bolj razpršena in torej težje kvantificirana (glej Katsumata et al., 2006; van Groen et al., 2005). Allen in sodelavci (2006) so ugotovili, da so bili ishemični bolniki z zelo zmanjšanim volumnom hipokampusa veliko bolj nagnjeni k trpljenju za anterogradno amnezijo; vendar so imeli ti isti bolniki pogosto obsežne poškodbe neokorteksa.

Question 25

Opiši hipokampalne celice in entorhinalne celice ter odnos med tema dvema celicama

Answer 25

V skladu z mnenjem, da hipokampus igra vlogo pri prostorskem procesiranju, je dejstvo, da je veliko nevronov v hipokampusu prostorskih celic (glej Moser & Moser, 2016; Moser, Moser, & McNaughton, 2017) - nevroni, ki se odzivajo le, ko je subjekt na določenih lokacijah (tj. v poljih prostora nevronov). Na primer, ko je podgana prvič postavljena v neznano testno okolje, noben od njenih nevronov v hipokampusu nima polja prostora v tem okolju; nato, ko se podgana seznanja z okoljem, mnogi nevroni hipokampusa pridobijo polje prostora v njem (glej Silva, Feng, & Foster, 2015) - torej vsaka celica sproži le, ko je podgana v določenem delu testnega okolja. Vsaka prostorska celica tako ima polje prostora v drugem delu okolja. Prostorske celice so bile identificirane pri različnih vrstah (glej Finkelstein, Las, & Ulanovsky, 2016; Geva-Sagiv et al., 2016; Moser et al., 2014) - vključno z ljudmi (Miller et al., 2013).

S postavitvijo podgane v nejasno situacijo v znani testni okolici je mogoče določiti, kje se podgana misli, da se nahaja po poti, ki jo vzame, da pride do lokacije v okolju, kjer je bila prej nagrajena. Z uporabo te strategije so raziskovalci pokazali, da sprožitev prostorskih celic podgane kaže, kje se podgana “misli”, da se nahaja v testnem okolju, ne nujno tam, kjer dejansko je (glej Moser, Moser, & McNaughton, 2017).

Ena od raziskovalnih smeri prostorskega procesiranja se osredotoča na entorinalni korteks (območje medialnega temporalnega korteksa, ki je glavni vir nevralnih signalov hipokampusu) - glej sliko 11.14. Možen odgovor na vprašanje, kako prostorske celice hipokampusa pridobijo svoje prostorske informacije, izvira iz odkritja t. i. mrežnih celic v entorinalnem korteksu. Mrežne celice so entorinalni nevroni, ki imajo vsak ponavljajoč se vzorec enakomerno razporejenih polj prostora v obliki šestkotnikov, ki prekrivajo površino okolja (glej Moser & Moser, 2013; Rowland & Moser, 2014; Underwood, 2014). Mrežne celice se sprožijo, ko žival fizično prečka točko križišča v šestkotnem omrežju (glej Hardcastle, Ganguli, & Giocomo, 2017) ali ko živalin pogled prečka točko križišča med pregledovanjem okolja (glej Killian & Buffalo, 2018; Nau et al., 2018). Šestkotno omrežje polj prostora je prilagodljivo: ko so prostorski znaki zasukani ali zamaknjeni, je vzorec omrežja prav tako zasukan ali zamaknjen (glej Krupic et al., 2015; Rowland et al., 2016; Stensola et al., 2015). Enakomerno razporejenost polj prostora v mrežnih celicah bi lahko omogočila prostorske izračune v prostorskih celicah hipokampusa. Mrežne celice so bile identificirane tudi pri drugih vrstah, vključno z ljudmi (npr. Nau et al., 2018). Druge vrste nevronov v entorinalnem korteksu so povezane s prostorskimi izračuni: na primer, celice smeri glave so usmerjene v smeri orientacije glave, meje celic se sprožijo, ko je subjekt blizu robov svojega neposrednega okolja (glej Rowland et al., 2016; Sanders et al., 2015; Winter, Clark, & Taube, 2015).

Narava razmerja med mrežnimi celicami entorinalnega korteksa in prostorskimi celicami hipokampusa je še vedno predmet ongoing debate (glej Rowland et al., 2016; Sanders et al., 2015). Dva dokaza sta nakazovala, da odzivi prostorskih celic hipokampusa temeljijo na vnosu mrežnih celic entorinalnega korteksa (vendar glej Bush, Barry, & Burgess, 2014). Prvič, obstaja glavna pot od entorinalnega korteksa do hipokampusa. Drugič, mrežne celice entorinalnega korteksa odzivajo na lokacijo živali na neprekinjen način, medtem ko so prostorske celice hipokampusa aktivne le na določenih prostorskih mestih (glej Mallory et al., 2018). Kljub privlačnosti takega enosmernega razmerja med mrežnimi celicami in prostorskimi celicami pa je razmerje med temi vrstami celic bolj kompleksno; na to kažejo trije dokazi. Prvič, lastnosti prostorskih celic hipokampusa se pojavijo pri razvijajočih se mladičih podganah pred pojavom stabilnega sproščanja mrežnih celic entorinalnega korteksa (glej Derdikman & Moser, 2010; Langston et al., 2010; Wills &

Question 26

Kaj je concept cell in opiši glavne lastnosti teh celic

Answer 26

Elektrode za snemanje se včasih vsadijo v možgane pacientov z hudo epilepsijo, običajno kot predhodnik kirurškega posega. To omogoča možnost snemanja dejavnosti določenih nevronov pri pacientih med izvajanjem različnih nalog. Veliko teh elektrod je vsajenih v strukturah medialnih temporalnih režnjev, ker so še posebej dovzetne za epileptične izpuste.

Kot ste se že naučili, so glavne strukture medialnih temporalnih režnjev hipokampus, amigdala in medialni temporalni korteks. Medialni temporalni korteks (prikazan na sliki 11.14) sestavljajo entorinalni, peririnalni in parahipokampalni korteks.

V enem od nevronov, preučevanih na ta način, je nevron streljal kot odziv na slike igralke Jennifer Aniston, vendar ne na 80 drugih slik (glej Quiroga, 2012). Odkrili so tudi druge nevrone medialnih temporalnih režnjev, ki so odgovarjali na druge posameznike (npr. politiki, znane osebnosti) ali predmete (npr. znane stavbe), ki so bili znani pacientom, vendar so bili ti prvi nevroni imenovani Jennifer Aniston nevroni, ker so odgovarjali Jennifer Aniston (glej Quiroga, 2016).

Jennifer Aniston nevroni so zelo selektivni. Vsak nevron je odgovarjal le na majhno število testnih objektov ali posameznikov - pogosto je bilo mogoče najti le enega. Poleg tega so njihovi odzivi zelo invariantni: Če je nevron odgovarjal na določen objekt pri testu 1, je nagnjen k odzivu na ta objekt pri vseh nadaljnjih testih. Jennifer Aniston celice hipokampusa so bile bolj selektivne in bolj invariantne kot tiste v drugih strukturah medialnih temporalnih režnjev (tj. parahipokampalni korteks, peririnalni korteks, entorinalni korteks in amigdala).

Brez dvoma je najbolj opazen značaj Jennifer Aniston nevronov to, da odgovarjajo na ideje ali koncepte namesto na posameznosti, zaradi česar so postali znani kot celice koncepta (glej Quiroga, Fried, & Koch, 2013). Na primer, nevron Halle Berry je odgovarjal na vse fotografije igralke (tudi ko je bila oblečena v svoje Catwoman oblačilo), na njen natisnjeni ime in na zvok njenega imena (glej Quiroga, 2016). V enem primeru je nevron, ki je vedno odgovarjal na Sydney Opera House, odgovarjal tudi na fotografije Bahá’í templja v Indiji. Ko so jo kasneje vprašali, je pacientka dejala, da misli, da so fotografije templja Bahá’í fotografije Sydney Opera House. Podobno, ko udeležencem prikažejo nejasne človeške obraze (obraze, ki so povprečje dveh znanih obrazov, kot sta Whoopi Goldberg in Bob Marley), ti konceptualni nevroni odgovarjajo le, ko gledalec dojema koncept, ki ga te celice sledijo - na primer, le ko gledalec zazna Whoopi Goldberg, ne pa Bob Marley (glej Quiroga et al., 2014; Reddy & Thorpe, 2014).

Zanimivo je, da kadar so bile najdene celice koncepta, ki odgovarjajo več kot enemu konceptu, običajno obstaja očitna povezava med njimi. Na primer, drugi dan testiranja so odkrili, da je prvi Jennifer Aniston nevron prav tako odgovarjal na Lisa Kudrow, soigralko Jennifer Aniston v televizijski seriji Prijatelji. Drug nevron je odgovarjal tako Luke Skywalkerju kot Yodi, likoma iz filmske serije Vojna zvezd. Zato se je predlagalo, da sosednji koncepti sprožijo aktivnost v vezjih celic koncepta v medialnih temporalnih režnjevih (glej Quiroga, 2012; De Falco et al., 2016). Čeprav še ni jasno, kako celice koncepta prispevajo k shranjevanju spominov, je jasno, da imajo vlogo, in njihovo odkritje je velik korak naprej (glej De Falco et al., 2016).

Question 27

Kaj so engram celice in kako so jih identificirali z optogenetiko?

Answer 27

Kot ste se naučili v poglavju 5, je eno od novih orodij, ki so na voljo biopsihologom, optogenetika. Če se spomnite, pri optogenetiki nevroznanstveniki v določene nevrone vstavijo gen za opsine, nato pa lahko s pomočjo svetlobe te nevrone hiperpolarizirajo ali depolarizirajo. V zadnjih letih se je to orodje intenzivno uporabljalo pri študijah učenja in spomina pri miših (glej Goshen, 2014). Ena smer raziskav je bila še posebej zanimiva, saj lahko razkrije lokacijo nevronov, ki ohranjajo engram: tako imenovane engram celice (glej Josselyn, Köhler in Frankland, 2015; Tonegawa, Morrissey in Kitamura, 2018). Engram celice so nevroni, ki doživijo vztrajno spremembo kot posledico izkušenj, tako da, ko so kasneje aktivirani ali zavirani, sprožijo ali zatirajo pridobivanje izvirne izkušnje, oziroma (glej Bliss et al., 2018; Tonegawa, Morrissey in Kitamura, 2018).

Identifikacija engram celice prek optogenetike je običajno dvostopenjski postopek. V prvem koraku, imenovanem označevalna stopnja, so nevroni, aktivni med učnim opravilom, spodbujeni k izražanju opsinov, medtem ko žival sodeluje v določeni učni nalogi. V drugem koraku, manipulativna stopnja, so prej aktivni nevroni zdaj bodisi zavirani bodisi spodbujani z uporabo svetlobe, ki vpliva na aktivnost označenih nevronov (glej Josselyn, Köhler in Frankland, 2015; Redondo et al., 2014; Ryan et al., 2015; Takeuchi in Morris, 2014).

V bistvu so raziskovalci zdaj sposobni opazovati, zatirati ali aktivirati engram celice v različnih delih živčnega sistema. Na primer, raziskovalci so lahko obrnili depresivno vedenje pri miših, tako da so z optogenetiko ponovno aktivirali hipokampalne celice, ki so bile prej aktivne med kodiranjem pozitivne izkušnje (Ramirez et al., 2015). Poleg tega so raziskovalci pokazali, da aktiviranje engram celic pri mišjih modelih Alzheimerjeve bolezni vodi do pridobivanja spominov, ki bi sicer bili nedostopni - kar kaže, da so motnje spomina pri Alzheimerjevi bolezni bolj povezane s težavami pri pridobivanju kot s težavami pri kodiranju (glej Roy et al., 2016; Shrestha in Klann, 2016).

Question 28

Za vsako od teh struktur opiši kakšen tip spomina imajo: inferotemporalni korteks, amigdala, prefrontalni korteks, mali možgani in striatum

Answer 28

Inferotemporalni korteks: hranjenje vizualnih spominov
Amigdala: poveča pomembnost čustveno nabitih spominov shranjenih v drugih delih (zato se verjetno teh spomenmo bolj kot nevtralnih)
Prefrontalni korteks: navadno so njihovi testi spomina normalni; velikokrat pa so ob večjih lezijah pristone anterogradne in retrogradne motnje spomina na neko časovnico (torej, spomneš se dogodka ampak ga ne moreš zares umestit v čas) ter motnje delovnega spomina (težave pri nalogah, kjer se rabijo nekak sekvenčno odzvati). Za epizodični spomin naj bi bile pomembne povezave med hipokampusom in prefrontalnim korteksom.
Mali možgani in striatum: implicitni spomin senzorimotoričnega učenja je shrnajen v senzorimotoričnem circuitu. Mali možgani naj bi sodelovali pri hranjenju naučenih senzorimotoričnih veščin preko nevroplastičnosti, kot klasično pogojevanje. Striatum naj bi hranil spomine za neke stalne odnose med dražljajem in odzivom, ‘habit formation’. Verjetno oba igrata vlogo tudi pri ne-motoričnem učenju (spomni se tiste igre z vremenom pri psihologiji, bolniki s Parkinsonovo ful slabše to delajo).

Question 29

Opiši LTP fenomen in kako vpliva na učenje in spomin

Answer 29

Ker je Hebbova hipoteza, da so vztrajne olajšave sinaptičnega prenosa nevronske osnove učenja in spomina, tako vplivala, je bilo navdušenje veliko, ko je bilo takšno učinek odkrit. Leta 1973 sta Bliss in Lømo pokazala, da pride do olajšave sinaptičnega prenosa po visokofrekvenčni električni stimulaciji, uporabljeni na presinaptičnih nevronih. Ta pojav je bil poimenovan dolgotrajna potentiacija (LTP).

LTP je bila dokazana pri mnogih vrstah in v mnogih delih njihovih možganov, vendar je bila najpogosteje proučevana v hipokampusu podgan. Slika 11.17 prikazuje tri hipokampalne sinapse, na katerih je bila LTP pogosto preučevana.

Slika 11.18 prikazuje LTP v granulatnem sloju hipokampalnega zvitka podganjega hipokampusa. Najprej je bil en sam nizek impulz toka dostavljen perforantni poti (osnovnemu vnosu v zvitku podganjega hipokampusa), in odziv je bil zabeležen prek zunanjega večenotelectroda v granulatnem sloju hipokampalnega zvitka podganjega hipokampusa; namen te začetne stimulacije je bil določiti začetno odzivno osnovo. Drugič je bila visokofrekvenčna stimulacija, ki je trajala 10 sekund, dostavljena perforantni poti, da bi izzvala LTP. Tretjič so odzivi granulatnih celic na enojne impulze nizkega toka spet merili po različnih odlogih. Slika 11.18 prikazuje, da je bil prenos na sinapsah granulatnih celic še vedno povečan teden dni po visokofrekvenčni stimulaciji.

LTP je med najbolj proučevanimi nevroznanstvenimi fenomeni. Zakaj? Razlog sega v leto 1949 in v vplivno teorijo spomina Hebb-a. Sinaptične spremembe, ki jih je Hebb predlagal kot osnovo dolgoročnega spomina, so se zdele enake vrste sprememb, ki ležijo v osnovi LTP (glej Bliss et al., 2018; Nicoll, 2017).

LTP ima dve ključni lastnosti, ki jih je Hebb predlagal kot značilnosti fizioloških mehanizmov učenja in spomina. Prvič, LTP lahko traja dolgo časa - od nekaj mesecev do enega leta po večkratnih visokofrekvenčnih stimulacijah (Abraham, 2006). Drugič, mnoge oblike LTP se razvijejo le ob sočasnem delovanju v presinaptičnih in postsinaptičnih nevronih. Na primer, sproščanje nevrotransmiterja iz presinaptičnega nevrona, ki sovpada z depolarizacijo postsinaptičnega nevrona (glej poglavje 4), ali sproščanje retrogradnega prenašalca iz postsinaptičnega nevrona, ki sovpada s presinaptično aktivnostjo (glej Monday & Castillo, 2017; Monday, Younts, & Castillo, 2018; Nicoll, 2017). Sočasnost aktivnosti v presinaptičnih in postsinaptičnih celicah je zdaj prepoznana kot ključni dejavnik pri LTP, in predpostavka, da je sočasnost fiziološka nujnost za učenje in spomin, se pogosto imenuje Hebb-ova postulata za učenje.

Podpora ideji, da je LTP povezan z nevronskimi mehanizmi učenja in spomina, izhaja iz več opažanj: (1) LTP je mogoče sprožiti z nizkimi ravmi stimulacije, ki posnemajo normalno nevralno aktivnost; (2) učinki LTP so najbolj izraziti v strukturah, ki so bile vpletene v učenje in spomin, kot je hipokampus; (3) učenje lahko povzroči spremembe, podobne LTP, v hipokampusu; (4) mnoga zdravila, ki vplivajo na učenje in spomin, imajo vzporedne učinke na LTP; (5) motnje LTP poslabšajo spominsko učinkovitost pri številnih vedenjskih nalogah, medtem ko izboljšanje LTP izboljša učinkovitost spomina (glej Ricciarelli & Fedele, 2018); (6) spremembe vedenja, ki kažejo na spomine, lahko pri miših povzroči prek LTP (Nabavi et al., 2014); in (7) LTP se pojavlja na specifičnih sinapsah, ki so bile pokazane, da sodelujejo pri učenju in spominu v preprostih nevretenčarskih živčnih sistemih. Vendar je pomembno imeti v mislih, da je veliko te evidence posredno in da je LTP, induciran v laboratoriju s pomočjo električne stimulacije, v najboljšem primeru karikatura subtilnih celičnih dogodkov, ki ležijo v osnovi učenja in spomina. Z dojemanjem LTP kot tripartitnega procesa mnogi raziskovalci preučujejo mehanizme indukcije, vzdrževanja in izražanja - to je procese, s katerimi visokofrekvenčne stimulacije sprožijo LTP (učenje), spremembe, odgovorne za vzdrževanje LTP (spomin), in spremembe, ki omogočajo, da se izrazi med testom (spominsko povratno klicanje).

Question 30

Kaj so mehanizmi v ozadju indukcije LTP-ja?

Answer 30

NMDA (ali N-metil-d-aspartat) receptor je pomemben na sinapsah, kjer se običajno proučuje LTP. NMDA receptor je receptor za glutamat - glavni vzburjajoči nevrotransmiter v možganih, kot ste se naučili v poglavju 4. NMDA receptor ne odziva največ, razen če se istočasno zgodita dva dogodka: glutamat se mora nanj vezati in postsinaptični nevron mora že biti delno depolariziran. Ta dvojni pogoj izhaja iz dejstva, da kalcijevi kanali, povezani z NMDA receptorji, sprožijo velik vtok kalcijevih ionov le, če je postsinaptični nevron že depolariziran, ko se glutamat veže na receptorje; prav vtok kalcijevih ionov sproži kaskado dogodkov v postsinaptičnem nevronu, ki povzroči LTP.

Pomembna značilnost indukcije LTP pri mnogih glutamatergičnih sinapsah izhaja iz narave NMDA receptorja in zahteve po sočasnem pojavljanju sproščanja presinaptičnega glutamata in postsinaptične depolarizacije, da bi se zgodila LTP. Ta značilnost ni očitna pod običajnimi, a nenaravnimi eksperimentalnimi pogoji, pri katerih se LTP izzove z visoko intenzivno, visokofrekvenčno stimulacijo, ki vedno aktivira postsinaptične nevrone prek množične časovne in prostorske seštevanja. Vendar, ko se uporabi bolj naravna, nizka stimulacija, LTP ni izzvana, razen če so postsinaptični nevroni že delno depolarizirani, tako da se njihovi kalcijevi kanali široko odprejo, ko se glutamat veže na njihove NMDA receptorje (glej Bliss et al., 2018; Lisman, 2017).

Zahteva, da morajo biti postsinaptični nevroni depolarizirani, ko se glutamat veže na NMDA receptorje, je izjemno pomembna značilnost konvencionalne LTP, ker omogoča nevronskim omrežjem, da se učijo “povezav”. Naj pojasnimo. Če bi en glutamatergični nevron sprožil in sprostil svoj nevrotransmiter glutamat brez sočasnega depolariziranja postsinaptičnega nevrona, ne bi prišlo do LTP. Vendar pa, če bi bil postsinaptični nevron depolariziran zaradi vnosa drugih nevronov, ko je sprožil presinaptični nevron, bi vezava glutamata na NMDA receptorje široko odprla kalcijeve kanale, kalcijevi ioni bi vstopili v postsinaptični nevron, in prenos prek sinaps med presinaptičnim in postsinaptičnim nevronom bi bil ojačan. Zato zahteva po sočasnem pojavljanju in odvisnost NMDA receptorjev od sočasnega vezanja in depolarizacije pomenita, da LTP v naravnih pogojih “zabeleži” dejstvo, da je prišlo do sočasne aktivnosti vsaj dveh konvergentnih vhodov v postsinaptični nevron - kot bi bilo na primer pri sočasnem predstavljanju pogojnega dražljaja in brezpogojnega dražljaja. Slika 11.19 povzema indukcijo NMDA-receptor–posredovane LTP.

Pomembno je opozoriti, da NMDA-receptor–posredovana LTP, ki je večinoma postsinaptična, ni edina vrsta LTP. Na primer, obstajajo postsinaptične oblike LTP, ki se ne zanašajo na NMDA receptor (Petrović et al., 2017), presinaptične oblike LTP (glej Bouvier et al., 2018; Monday & Castillo, 2017; Monday, Younts, & Castillo, 2018), in LTP, ki se zanaša na aktivacijo glialnih celic (Kronschläger et al., 2016).

Question 31

Opiši štiri najdbe, ki izhajajo iz študij LTP-ja

Answer 31

Iskanje mehanizmov, ki ležijo v ozadju vzdrževanja in izražanja LTP, se je začelo z poskusi ugotavljanja, ali se ti mehanizmi pojavljajo v presinaptičnih ali postsinaptičnih nevronih. Na to vprašanje smo dobili odgovor: Vzdrževanje in izražanje LTP vključujeta spremembe tako v presinaptičnih kot tudi v postsinaptičnih nevronih. Ta odkritje je nakazovalo, da so mehanizmi, ki ležijo v ozadju vzdrževanja in izražanja LTP, kompleksni. Resnici na ljubo, kljub več kot štirim desetletjem raziskav, še vedno nimamo zadovoljivih odgovorov. Kljub temu pa je iskanje nevronskih mehanizmov za vzdrževanje in izražanje LTP prispevalo k več pomembnim odkritjem. Tu so štiri od njih:

• Ko je postalo očitno, da se LTP pojavlja le na specifičnih sinapsah na postsinaptičnem nevronu, je bilo jasno, da mora obstajati mehanizem, ki preprečuje, da bi se dogodki pri enem nizu sinaps na postsinaptičnem nevronu odražali na drugih sinapsah na istem nevronu. Ta specifičnost je posledica dendritičnih izrastkov; kalcijevi ioni, ki vstopijo v dendritični izrastek, ne prehajajo lahko iz njega, in tako svoje učinke lokalno izvajajo (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019; Attardo, Fitzgerald, & Schnitzer, 2015; Colgan & Yasuda, 2014).
• Postalo je očitno, da vzdrževanje LTP vključuje strukturne spremembe, ki so odvisne od sinteze beljakovin (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019; Bliss et al., 2018; Sweatt, 2016). Odkritje, da LTP povzroča strukturne spremembe, je bilo navdušujoče, saj se je struktura nevronov in nevronskih vezij prej smatrala za statično. Opisane so bile različne vrste strukturnih sprememb (npr. povečanje števila in velikosti sinaps, povečanje števila in velikosti dendritičnih izrastkov postsinaptičnih nevronov, spremembe v presinaptičnih in postsinaptičnih membranah ter spremembe v dendritičnem razvejanju), in te spremembe se pojavljajo veliko hitreje in pogosteje, kot se je prej domnevalo (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019; Buonarati et al., 2019; Park et al., 2018; Wiegert & Oertner, 2015; Zhang et al., 2015).
• Odkritje strukturnih sprememb v nevronih po indukciji LTP je spodbudilo iskanje mehanizma, s katerim lahko dejavnost nevrona spremeni njegovo strukturo. To je privedlo do odkritja številnih transkripcijskih faktorjev (intracelularnih beljakovin, ki se vežejo na DNA in vplivajo na delovanje določenih genov), ki jih aktivira nevronska dejavnost (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019; Ryan et al., 2015; Sweatt, 2016).
• Francis Crick (soodkritelj molekule DNA) je leta 1984 predlagal, da bi metilacija DNA (ena vrsta epigenetskega mehanizma; glej poglavje 2) lahko igrala pomembno vlogo pri shranjevanju spomina. Od takrat je raziskava jasno pokazala, da imajo mnogi epigenetski mehanizmi vlogo pri vzdrževanju tako LTP kot tudi spomina (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019; Asok et al., 2019; Kim & Kaang, 2017; Leighton et al., 2017; Sweatt, 2016).

Question 32

Opredeli dolgotrajno depresijo in metaplastičnost

Answer 32

Ko sva prvič izvedelao LTP, sva bila oba navdušena. LTP se je zdel kot dober model učenja in spomina, njegova preprostost pa je nakazovala, da bi lahko prepoznali njegove mehanizme. Generacija nevroznanstvenikov je delila naše stališče, in LTP je postal osrednji poudarek obsežnega raziskovalnega prizadevanja. Vendar se zdi, da so raziskovalci bolj oddaljeni od končnih odgovorov, kot smo naivno mislili pred približno četrt stoletja. Kaj se je zgodilo? Narejenih je bilo veliko pomembnih odkritij, vendar namesto da bi kazala na preprost mehanizem, so razkrila, da je LTP veliko bolj kompleksen, kot smo sprva mislili.

Večina raziskav o LTP se je osredotočila na NMDA-receptorjem posredovano LTP v hipokampusu. Sedaj je jasno, da vključuje kompleksen niz sprememb, ki jih je težko razvrstiti. Poleg tega je bila LTP dokumentirana v mnogih drugih delih osrednjega živčnega sistema, kjer se pogosto posreduje z različnimi mehanizmi (glej Grau, 2014; Gruart et al., 2015). Obstaja tudi dolgoročna depresija (LTD), ki je “nasprotna stran” LTP in se pojavi kot odziv na dolgotrajno nizkofrekvenčno stimulacijo presinaptičnih nevronov (glej Atwood, Lovinger, & Mathur, 2014; Bliss et al., 2018; Connor & Wang, 2015). In potem je tu še metaplastičnost, ki se nanaša na dejstvo, da se lahko sproži modulacija LTP in/ali LTD s predhodno sinaptično aktivnostjo (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019; Hulme, Jones, & Abraham, 2013; Müller-Dahlhaus & Ziemann, 2015). Predpostavljamo, da bo celovito razumevanje LTP in njegove vloge pri spominu zahtevalo tudi razumevanje LTD in metaplastičnosti. Sanje o odkrivanju nevronske osnove učenja in spomina so privabile veliko nevroznanstvenikov k študiju LTP. Čeprav ta sanje še ni bila uresničena, pa je študij LTP privedel do več pomembnih odkritij o funkciji in plastičnosti nevronskih sistemov. Po tem merilu je bil njen študij velik uspeh.

Question 33

Opiši dve vrsti nevroplastičnih sprememb, ki nastanejo izven sinaps, ki imajo pomembno vlogo pri spominu in učenju

Answer 33

Čeprav je LTP, sinaptična oblika nevroplastičnosti, najbolj raziskan celični mehanizem učenja in spomina, obstajajo tudi drugi. Na primer, zdaj vemo, da obstajajo nevroplastične spremembe, ki se pojavljajo izven sinapse in bi prav tako lahko igrale vlogo pri učenju in spominu. Takšne spremembe vključujejo epigenetske mehanizme v celičnem jedru (glej Abraham, Jones, & Glanzman, 2019) in spremembe v strukturi aksonov. Kar zadeva slednje, nedavno opažamo, da oligodendrociti (glijeva celica osrednjega živčnega sistema; glej poglavje 3) prilagajajo mielinacijo aksonov v odzivu na izkušnje (glej Chang, Redmond, & Chan, 2016).

Nasprotno od splošnega prepričanja, mielinska ovojnica ni statičen del aksona. Mielinacija je nenehen proces skozi celotno življenje, in spremembe v mielinski ovojnici lahko vplivajo na hitrost prenosa informacij tako znotraj kot med nevroni. Spremembe v mielinaciji se pojavljajo prek najmanj petih mehanizmov. Prvič, nezamišljeni aksoni jih lahko mielinizirajo oligodendrociti. Drugič, aksoni, ki so bili prej mielinizirani, lahko izgubijo svoje mielinske ovojnice. Tretjič, mielin se lahko nadomesti, ko stare mielinske ovojnice razpadejo. Četrtič, mielinske ovojnice se lahko stanjšajo ali zgostijo. Nazadnje, mielinske ovojnice se lahko podaljšajo ali skrajšajo (glej Chang, Redmond, & Chan, 2016; Forbes & Gallo, 2017).

Spremembe v mielinaciji so pokazale, da se pojavljajo po učenju. Na primer, ko se podgane učijo novega prostorskega navigacijskega opravila (npr. labirint Morris), se poveča mielinacija. Pri ljudeh tako učenje motoričnih veščin kot tudi trening delovnega spomina privedeta do povečanja mielinacije v tistih možganskih območjih, ki so povezana s posebno vrsto učenja (glej Sampaio-Baptista & Johansen-Berg, 2017). Skratka, plastičnost mielinske ovojnice se zdi igrati pomembno vlogo pri učenju in spominu (glej Kaller et al., 2017; Monje, 2018; Mount & Monje, 2017). Neposredna povezava s posamezniki, morda tudi s teboj, z nepoškodovanimi zdravimi možgani. Ta končni modul pokaže, da temu ni tako, in to naredi s predstavitvijo dveh zanimivih smeri raziskav in ene provokativne študije primera.

Question 34

Opiši infantilno amnezijo in opiši dva eksperimenta, ki sta raziskovala, če sem spadajo tudi implicitni spomini

Answer 34

Vsi doživljamo dojenčkansko amnezijo; to pomeni, da si skoraj ničesar ne spomnimo dogodkov svoje dojenčke dobe (glej Callaghan, Li, & Richardson, 2014; Sneed, 2014; Travaglia et al., 2016). Newcombe in njene kolegice (2000) so naslovile naslednje vprašanje: Ali normalni otroci, ki se ne spomnijo ali prepoznajo stvari iz svoje zgodnje mladosti, kažejo ohranjene implicitne spomine za te stvari? Rezultati dveh poskusov kažejo, da je odgovor “da”.

V eni študiji dojenčkanske amnezije (Newcombe & Fox, 1994) so otrokom pokazali serijo fotografij otrok predšolske starosti, nekateri izmed njih so bili nekdanji sošolci v vrtcu. Otroci so prepoznali nekaj svojih nekdanjih sošolcev. Kljub temu ali so se eksplicitno spomnili nekdanjega sošolca ali ne, so dosledno kazali velik odziv kožne prevodnosti na fotografije svojih nekdanjih sošolcev, ne pa tudi na nadzorne fotografije.

V drugi študiji dojenčkanske amnezije sta Drummey in Newcombe (1995) uporabila različico testa nepopolnih slik. Najprej so 3-letnim otrokom, 5-letnim otrokom in odraslim pokazali serijo risb. Tri mesece kasneje so raziskovalci ocenili implicitne spomine na te risbe, tako da so vsakega udeleženca prosili, naj jih prepozna (“To je avto”, “To je stol”, itd.) in nekatere nadzorne risbe, čim hitreje. Med testom so bile risbe najprej prikazane zamegljene, a so se sčasoma postajale vse bolj ostre. Po tem testu implicitnega spomina so ocenili eksplicitni spomin, tako da so udeležence vprašali, katere risbe si spominjajo, da so jih videli prej. 5-letniki in odrasli so pokazali boljši eksplicitni spomin kot 3-letniki; torej so bolj verjetno se spomnili risb iz prvotne serije. Vendar pa so vse tri skupine pokazale pomemben implicitni spomin: Vsi udeleženci so znali prepoznati risbe, ki so jih prej videli, hitreje, tudi ko se jih niso zavedali zavestnega spominjanja.

Question 35

Opiši izsledke raziskav, ki so raziskovale smart drugs

Answer 35

Nootropiki ali pametna zdravila so snovi (zdravila, dodatki, zeliščni izvlečki itd.), za katere se verjame, da izboljšujejo spomin. Police trgovin z zdravo hrano so polne takih izdelkov, še več pa jih je na voljo na internetu. Morda ste že slišali za nekatere od njih ali jih celo preizkusili: izvlečki ginka bilobe, izvlečki ginsenga, multivitamini, glukoza, holinergični agonisti, piracetam, antioksidanti, fosfolipidi, stimulansi (npr. amfetamin, metilfenidat) in mnogi drugi. Tisti, ki prodajajo nootropike, trdijo, da znanstveni dokazi dokazujejo, da te snovi izboljšujejo spomin zdravih otrok in odraslih ter preprečujejo negativne učinke staranja na spomin. Ali te trditve resnično podpira veljavna znanstvena dokazila?

Dokazi, da nootropiki izboljšujejo spomin, so bili večkrat pregledani s strani neodvisnih znanstvenikov (npr. Hussain & Mehta, 2011; Partridge et al., 2012). Iz teh pregledov je izšel naslednji vzorec zaključkov:

Čeprav se nootropiki pogosto tržijo zdravim odraslim, je večina raziskav opravljena ali na živalih ali na ljudeh z težavami s spominom (npr. starejši; glej Onaolapo, Obelawo, & Onaolapo, 2019; Uddin et al., 2019).
Relevantne raziskave pri ljudeh pogosto kažejo nizko kakovost, z malo udeleženci in slabo kontrolo.
Za vsak posamezen trdjen nootropik so običajno nekateri pozitivni ugotovitve, na katere se osredotočajo prodajalci; vendar pa so te ugotovitve pogosto težko ponovljive ali predstavljajo zelo majhne učinke (glej Farah, 2015).
Skratka, noben trdjen nootropik ni prepričljivo pokazal, da ima učinke izboljšanja spomina. Morda je dovolj pozitivnih dokazov, da upravičuje nadaljnje raziskave nekaterih potencialnih nootropikov (npr. Hinnebusch, 2015), vendar pa jih ni dovolj, da bi opravičili različne trditve, ki se pojavljajo v oglasih za te snovi. Zakaj menite, da obstaja tako velika vrzel med dokazi in trditvami?

Question 36

Kaj nam primer R.M. pove o odnosu med posttravmatično amenzijo in epizodičnim spominom?

Answer 36

Da lahko kljub izgubi anterogradnega in retrogradnega epizodičnega spomina semantični spomin poskuša pomagati pacientu.
R.M. je padel na glavo med smučanjem; ko je ponovno prišel k zavesti, je trpel tako za retrogradno kot anterogradno amnezijo. Več ur si ni mogel spomniti dogodkov svojega prejšnjega življenja. Ni se mogel spomniti, ali je bil poročen, kje živi ali kje dela. Izgubil je večino svojega episodičnega spomina.

Prav tako je pozabil mnogo stvari, ki so se zgodile po nesreči, takoj ko je odvrnil pozornost od njih. Na primer, v avtu na poti v bolnišnico se je R.M. pogovarjal s osebo ob sebi - prijateljem prijatelja, s katerim je cel dan smučal. Toda vsakič, ko je njegovo pozornost pritegnil nekaj drugega - na primer gorski razgled - je to osebo popolnoma pozabil in se ji znova predstavil.

To je bil klasičen primer posttravmatske amnezije. Kot H.M. je bil R.M. ujet v sedanjem trenutku, z le oblačno preteklostjo in očitno brez prihodnosti. Ironija situacije je bila v tem, da so se med temi nekaj urami, ko si R.M. ni mogel spomniti veliko dogodkov svojega življenja, njegove misli nenehno obračale k enemu semantičnemu spominu - spominu na osebo, ki si jo je nekje v svoji zmedeni preteklosti zapomnil. Skozi meglo si je zapomnil H.M.-a, svojega soborca v sedanjem trenutku, in se spraševal, ali ga čaka enaka usoda.

R.M. se je popolnoma okreval in se zdaj spominja svoje izkušnje s olajšanjem ter občutkom empatije do H.M. Za razliko od H.M.-a je R.M. prejel pomilostitev, vendar mu je izkušnja dala boljše razumevanje situacije tistih, kot je H.M., ki so prestajali dosmrtno kazen.