Na svět přicházíme s „hotovým“ mozkem. Máme omezený počet nervových buněk a ty v průběhu života postupně mizí, domnívali se vědci. Před nedávnem však tohle dlouho tradované dogma padlo.
První pochybnosti přišly už v 80. letech při výzkumech zpěvných ptáků, počátkem 90. let následovali laboratorní savci a zhruba o desetiletí později lidé. Vědci tedy už nemusejí řešit, jak si vystačíme s tenčící se zásobou neuronů. Objevily se ale nové, a možná ještě zásadnější otázky. Zdá se, že vytváření nových nervových buněk v mozku může mít nějakou významnější příčinu. Zapojení neuronů do složitých sítí je totiž tak důmyslné, že se nevyplatí riskovat chybu v tomto předivu jen tak pro nic za nic.
A jak naznačují výzkumy neurologů z univerzity v japonské Tojamě, plní nové nervové buňky skutečně důležité úkoly. Tým vedený Kuarou Inokuchim zjistil, že mohou ovlivňovat ukládání informací do paměti. Podle studie zveřejněné v jednom z listopadových vydání časopisu Cell, nové neurony odstraňují staré vzpomínky z oblasti mozku označované hipokampus.
Muž bez nových vzpomínek Část mozku pojmenovaná podle mořského koníka, latinsky hippocampus, plní podobnou funkci jako stůl sekretářky. Dokumenty si tam nejprve nějakou chvíli poleží – ty důležité čeká přesun do šanonů, zbytečné míří naopak po čase do koše. Stejně tak se v hipokampu po určitou dobu skladují nově zachycené informace: třeba náš dojem ze zasněžené louky, poslední lekce angličtiny nebo rozhovor s kamarádem. Až pokud mozek data vyhodnotí jako podstatná, přesune je do trvalého úložiště v korových oblastech. Nevýznamné údaje se naopak nikam neukládají, prostě je zapomeneme.
Když ale hipokampus nefunguje, přijdeme o schopnost vytvářet vzpomínky. Jak uvádí on-line vydání časopisu Science, názorně to ukázal případ Henryho Molaisona trpícího těžkou epilepsií. Pacient označovaný během života kvůli ochraně soukromí iniciálami H. M. podstoupil v roce 1953, ve svých 27 letech, experimentální operaci – lékaři mu odejmuli hipokampus. Epileptické záchvaty ustoupily, jenže se vytratila i schopnost uložit jakoukoli informaci do paměti.
Chirurgický zákrok neovlivnil vnímání, abstraktní myšlení ani logické uvažování. Henry si také dobře vybavoval vše, co se odehrálo před operací. Poznával svou matku, uchoval si vzpomínky na dětství. Nedovedl si ovšem zapamatovat žádnou novou informaci ani neznámou tvář. Vše prožíval jako by to bylo poprvé. Až do své smrti koncem loňského roku, byl také přesvědčen, že je mu 27 let.
Hipokampus má v mozku na starosti především učení a ukládání informací. Tato oblast zodpovídá hlavně za deklarativní paměť – s její pomocí si „zapisujeme“ určitá fakta, například „Sněžka je nejvyšší hora v Česku“, „klíče jsem si nechal v kapse kabátu“. Procedurální paměť, kterou využíváme při osvojování dovedností jako řízení auta, hra na hudební nástroj nebo plavání, sídlí spíše v jiných oblastech mozku. U Henryho a podobně postižených lidí tak může docházet k paradoxním situacím: dotyčný se naučí jezdit na kole, ale nepamatuje si, že by to uměl nebo se to někdy učil.
Strašidelná klec Hipokampus je jednou z oblastí mozku, kde během života vznikají nové neurony. „Kromě něho se vytvářejí například i v čichovém bulbu,“ připomíná profesor Pavel Mareš z Fyziologického ústavu Akademie věd ČR. Toto centrum, v němž se sbíhají výběžky čichových neuronů, najdeme přímo „nad nosem“.
Nejvíce pozornosti vědců však v poslední době přitahují právě nové nervové buňky v hipokampu. Při třídění vzpomínek a jejich následném přesouvání do trvalého skladu v mozkové kůře plní čerstvě „zrozené“ nervové buňky funkci popisovacího fixu. Pomáhají odlišit údaje, které by snadno mohly splývat, zjistil nedávno Fred Gage ze Salkova ústavu pro biologické vědy v kalifornském La Jolla.
Ještě mnohem výraznější roli však novým neuronům přisuzují japonští vědci. Kuaro Inokuchi s kolegy provedl sérii experimentů na myších a na potkanech. Výzkumníci nejprve u hlodavců vypěstovali strach z pobytu v jedné z klecí – tam je totiž čekala mírná rána elektrickým proudem.
Když pak zvíře umístili do této klece, okamžitě strnulo a čekalo nepříjemný zážitek. Tento druh vzpomínek obvykle zůstává v hipokampu asi jeden měsíc. Pak se přesunul do „trvalého skladu“ v korové oblasti.
Pokud vědci pomocí radiace nebo zásahem do genů zablokovali tvorbu nových neuronů, očekávání elektrického šoku a strnulost nepřicházely. Podle autorů studie nepříjemná vzpomínka neputovala do mozkové kůry, ale zůstala „viset“ v hipokampu. Když však výzkumníci zablokovali tvorbu nových neuronů až po uplynutí jednoho měsíce, tedy po přesunu do „skladu“, už to na potkany a myši žádný pozorovatelný vliv nemělo.
Nové nervové buňky rozrušují již existující nervové okruhy, čímž „mažou“ staré vzpomínky a napomáhají jejich přesunu do mozkové kůry, upozorňují japonští vědci. Hlodavci, u kterých vědci zablokovali tvorbu nových neuronů, měli velké problémy s krátkodobou pamětí – jejich hipokampus přetékal starými vzpomínkami, a nedokázal tvořit nové.
Žádné čištění, jen zrychlení?
„Autoři provedli řadu experimentů, aby prokázali své teorie,“ říká neurolog Gerd Kempermann z Centra pro regenerativní terapie v německých Drážďanech pro on-line vydání časopisu Science. Osobně není zcela přesvědčen o tom, že nové neurony mají na starosti výhradně uvolňování místa hipokampu pro nové informace. „Mohou jen zrychlovat práci této oblasti mozku,“ poznamenává Gerd Kempermann. Přesto považuje výsledky japonských vědců za zajímavé, stanou se podle něj minimálně východiskem pro další studie.
Český neurolog Pavel Mareš připouští, že mohou závěry japonských vědců znamenat přelom. „Jak ale naznačuje Gerd Kempermann, existují i další varianty působení nově vznikajících neuronů na paměť,“ uvádí profesor Mareš.
***
Zrození neuronů a muž zakletý v minulosti
Nervové buňky, které vznikají v hipokampu, „uklízejí“ paměť, zjistili japonští vědci. I samotný hipokampus přitahuje výzkumníky řadu let. Mnoho nových informací se o něm dozvěděli díky pacientovi s epilepsií, který v roce 1953 podstoupil z dnešního pohledu poměrně drastickou operaci.
Případ pacienta H. M.
O operaci i následném životě muže označovaného kvůli ochraně soukromí dlouho jen iniciálami H. M. napsali vědci stovky článků. Právě před rokem, 2. prosince 2008, Henry Molaison zemřel, a tak se na veřejnost dostaly i detailnější údaje o jeho osobě. A jak to všechno začalo? Henrymu bylo 27 a trpěl těžkou epilepsií. Psal se rok 1953 a lékaři nabídli jeho rodině radikální řešení – odstranění hipokampu. Po operaci epilepsie skutečně ustoupila, objevila se však výrazná porucha paměti. Staré vzpomínky Henrymu zůstaly, nové si neuměl, vytvořit.
Podivuhodný mořský koník
Oblast mozku označovaná hipokampus má na starosti zpracovávání informací, učení a ukládání dat do paměti. Své pojmenování získala podle mořského koníka, latinsky hippocampus, kterého svým zakřiveným tvarem připomíná. Až v 50. letech minulého století se podařilo prokázat, jak důležitou funkci plní. Vyplynulo to ze série poměrně drastických operací mozku.
S neschopností ukládat informace do dlouhodobé paměti bojují i filmoví hrdinové. Leonard, hlavní hrdina na dva Oscary nominovaného filmu Memento, si pamatuje jen několik posledních minut. O vzpomínky na dobu před úrazem však nepřišel. S handicapem se snaží bojovat propracovaným systémem poznámek, paměti pomáhá i snímky pořízenými polaroidem.
Čerstvé posily v růžovém
Nové neurony v hipokampu potkana (A - vyznačené růžově) mohou pomoci „vyčistit“ paměť. Dolní snímek (B) zachycuje hipokampus, u něhož vědci zablokovali tvorbu nových nervových buněk. Rozdíly spatřili díky vstříknutí kontrastní látky (C) kanylami (D).
