Neurofrontiers

Imagine: Ionut Stefan

Memoria este fundamentală pentru sentimentul nostru de sine. Este ceea ce permite să învățăm, să ne adaptăm, să ne imaginăm. Dar modul în care creierul stochează efectiv amintirile rămâne una dintre cele mai fascinante întrebări ale neuroștiinței. În Berlin, zeci de grupuri de cercetare lucrează împreună sub umbrela SFB1315, un centru de cercetare colaborativ finanțat de Fundația Germană pentru Știință, axat pe înțelegerea mecanismelor consolidării amintirilor. De la muște la păsări, rozătoare și oameni și de la căi moleculare la modele teoretice, SFB abordează problema la diferite niveluri și la diverse specii.

Odată cu intrarea în a treia sa etapă de finanțare, centrul lansează și o nouă inițiativă de implicare publică, menită să facă cercetarea accesibilă printr-o serie de podcasturi interactive cu unii dintre cei mai importanți cercetători în domeniul memoriei din lume. Am stat de vorbă cu Prof. Matthew Larkum, purtător de cuvânt al SFB1315 și profesor de Plasticitate Neuronală la Universitatea Humboldt, pentru a discuta despre știință, colaborare, propriul său parcurs în domeniu, precum și despre motivul pentru care implicarea publicului este o parte esențială a proiectului.

“M-a interesat mereu creierul”

Pentru a înțelege munca de cercetare, ne ajută să înțelegem cercetătorul. Așa că am început cu o întrebare simplă: de unde a pornit totul?

„Fiindcă m-a interesat mereu creierul, m-am dus la profesorul de neurobiologiei și l-am întrebat dacă aș putea veni în laboratorul lui după terminarea studiilor de licență, iar el a spus: «Da, dar nu face biologie, fă ceva cu matematică și științe exacte, pentru că biologia o poți învăța mai târziu.» El însuși era inginer. Așa că am început la Universitatea din Sydney, în Australia, studiind informatica.”

„Apoi am făcut o licență cu specializare în fiziologie. Și tocmai când urma să încep doctoratul cu acest profesor, soția mea a vrut să meargă să studieze vioara în Elveția. Așa că mi-am transferat doctoratul la un laborator elvețian. Și așa am ajuns în Europa. Inițial, veniserăm doar pentru doi ani și nu ne-am mai întors niciodată.”

Totuși, nu Alpii au fost cei care l-au convins să rămână. În timpul șederii sale în Elveția, Prof. Larkum a început să lucreze cu înregistrări ale semnalelor din rețele de neuroni, un pas care, în cele din urmă, l-a condus la un postdoctorat în Germania, la Institutul Max Planck din Heidelberg, alături de pionierul tehnicii patch-clamp, Bert Sakmann. Acolo și-a concentrat eforturile pe dendritele neuronilor piramidali corticali și a devenit interesat de modul în care neuronii individuali transformă semnalele primite în răspunsuri. Era, după cum spune el, o întrebare de natură computațională ascunsă la vedere.

„Munca de procesare făcută de neuronii individuali este foarte, foarte complexă, fiindcă nu funcționează la fel ca în cele mai multe modele ale creierului sau ca în inteligența artificială. Acolo ai un model foarte simplificat al neuronului. Practic nu are dendrite, doar numără semnalele primite și dacă se atinge un anumit prag, se declanșează un răspuns. Dar se pare că dendritele au propriile potențiale de acțiune și sunt foarte active și neliniare.”

„Practic, orice semnal care ajunge la vârf nu are aproape nicio influență asupra bazei. Așa că te gândești: «Atunci de ce această arhitectură?»”

Interesul pentru memorie s-a născut din realizarea că proprietățile dendritelor au o influență specială asupra memoriei. După postdoctorat, Prof. Larkum și-a înființat propriul laborator în Elveția, iar în cele din urmă i s-a oferit catedra de profesor de Plasticitate Neuronală în Berlin. De-a lungul carierei, a continuat să cerceteze influența neuronilor complecși asupra proceselor cognitive. Asta l-a condus la teoria sa centrală actuală: memoria nu este stocată doar în conexiunile dintre neuroni, ci este modelată de modul în care informația circulă în interiorul neuronilor înșiși. Această teorie a integrării dendritice sugerează că memoria ar putea avea un aspect generativ, mai apropiat de predicție decât de stocare.

Neuronii corticali piramidali au toți o formă similară: „Cu toții seamănă cu un stejar, cu o bază, cu rădăcini, o trunchi foarte lung și o coroană de ramuri în vârf.” Coroana, așa cum o numește Prof. Larkum, se află în partea cea mai de sus a cortexului, fix sub craniu și are neobișnuit de puține corpuri celulare. Și acesta nu este singurul aspect straniu. „Este ieșit din comun să vezi atât de multe fibre care se întind pe distanțe lungi în cortex, deoarece cele mai multe sunt în apropiere. Deci se întâmplă acest lucru ciudat, unde coroanele tuturor acestor neuroni primesc o mulțime de semnale de la distanțe mari. Și asta m-a frapat încă de pe vremea când eram în Heidelberg, în primul meu postdoctorat. M-a uimit cât de surprinzător este acest lucru, fiindcă înseamnă că toate aceste semnale care vin de departe ajung în partea celulei care este cea mai îndepărtată de locul pe unde ies răspunsurile. În contextul unui copac foarte înalt, din perspectivă electrică, acest lucru este enorm. Practic, orice semnal care ajunge la vârf nu are aproape nicio influență asupra bazei. Așa că te gândești: «Atunci de ce această arhitectură?» ”

După cum se pare, această arhitectură stranie ar putea fi cheia unei descoperiri foarte importante. Structura în formă de copac le permite neuronilor să proceseze separat două tipuri de informații: semnale primite de la analizatori la bază și semnale interne, predicții sau amintiri, la vârf, în coroană. Aceste semnale interne, multe care provin din regiuni asociate cu memoria, precum hipocampul, par să aibă un rol esențial în învățare: atunci când sunt blocate, procesul de învățare în sine este și el perturbat. În același timp, fiindcă cele două tipuri de informații ajung în același neuron, ele pot fi integrate într-o manieră complexă, nelineară; asta permite neuronilor să compare informațiile primite prin simțuri cu modele interne, stocate anterior. Potrivit lui Larkum, această integrare dendritică joacă un rol central nu doar în memorie, dar și în felul în care învățăm, ne adaptăm și menținem o imagine stabilă a lumii.

„Am conceput un experiment care a fost posibil doar datorită naturii colaborative a Berlinului”

Dar o mare parte din această muncă nu ar fi fost posibilă fără spiritul de colaborare al mediului de cercetare din Berlin. Orașul are o istorie lungă și bogată în cercetarea memoriei, care datează din vremea lui Hermann Ebbinghaus și chiar mai devreme. În acest sens, SFB1315 este atât o continuare firească a acestei tradiții, cât și un salt înainte. „Când a venit momentul să concepem un centru de cercetare colaborativ, din punctul meu de vedere, a fost alegerea evidentă ca Berlinul să continue această muncă în domeniul cercetării memoriei.”

Chiar și înainte de înființarea SFB1315, cercetătorii din instituții precum Universitatea Humboldt, Universitatea Medicală Charité și Universitatea Tehnică din Berlin investigau deja consolidarea amintirilor din diferite unghiuri. SFB1315 a reunit aceste eforturi, bazându-se pe o fundație solidă de infrastructură, expertiză și curiozitate comună, unind cercetarea fundamentală și teoria și îmbinând metode aplicate mai multor specii într-un cadru colaborativ unic.

„În termeni computaționali, [există] un aspect generativ în ceea ce privește consolidarea amintirilor. […] Iar asta se potrivește foarte bine cu arhitectura cortexului și cu acești copaci care au două regiuni și cu faptul că atât de multe informații interne ajung la vârful copacului.”

Proiectul, lansat în 2018, se apropie acum de finalul celei de-a doua perioade de finanțare și se pregătește pentru a treia și ultima fază, durata maximă pentru un centru de cercetare colaborativă fiind de 12 ani. Reflectând asupra realizărilor SFB, Prof. Larkum spune: „Cel mai interesant lucru din cei șapte ani de până acum cred că este faptul că am reușit să avem o influență semnificativă asupra înțelegerii termenului «consolidarea amintirilor la nivel de sisteme».”

Timp de decenii, domeniul a fost influențat de celebrul caz al lui Henry Molaison sau H.M., un pacient căruia i s-a extirpat chirurgical hipocampul, făcându-l incapabil să formeze noi amintiri. Acest lucru a dus la apariția unei paradigme axate pe înțelegerea consolidării amintirilor ca transfer de informații între hipocamp și cortex. „În psihologie, dar și în neuroștiință, oamenii caută să afle ce informații ajung unde.”

„Memoria se transformă în nimic altceva decât așteptările pe care le ai pe baza experiențelor anterioare.”

Dar SFB a contribuit la o schimbare a acestei perspective și la o viziune mai nuanțată asupra consolidării amintirilor. „Ceea ce este înțeles acum, nu doar de către consorțiul nostru, ci la nivel global, este că informațiile anterioare au multă influență asupra consolidării informațiilor [noi] și că, de fapt, este vorba de o rafinare a informațiilor. Așadar, nu este vorba neapărat de un transfer de informații, cât de o stabilizare specializată, dependentă de criterii, a regiunilor responsabile de «gânduri» în primă instanță.”

„Cred că este un subiect cu care publicul se identifică imediat la mai multe niveluri.”

Această viziune nouă asupra memoriei, ca rafinament mai degrabă decât transfer, are implicații care depășesc cu mult laboratorul. Ea remodelează modul în care concepem învățarea, dezvoltarea și chiar identitatea sinelui. Dar este, de asemenea, o poveste care rămâne în mare parte necunoscută publicului larg. Și când vine vorba de înțelegerea publicului, există o discrepanță clară. „Pe de o parte, există un interes natural din partea publicului”, spune Larkum. Pe de altă parte, „când vizionezi un film hollywoodian, ai senzația că într-o zi vom programa oamenii schimbându-le amintirile”. Dar suntem departe de asta.

Reducerea discrepanței dintre activitatea științifică și cunoștințele generale este unul dintre motivele care au stat la baza noii inițiative de implicare publică a SFB, un proiect ambițios destinat publicului larg, planificat pentru ultima perioadă de finanțare. În centrul său se află o serie de zece episoade de podcast, care va reuni personalități de seamă din domeniul cercetării memoriei, multe dintre care au făcut parte din călătoria SFB în ultimii șapte ani. Aceste conversații vor depăși limitele laboratorului, abordând memoria nu doar ca un proces biologic, ci ca ceva intrinsec uman: esențial pentru ceea ce suntem, vulnerabil la boli și din ce în ce mai relevant într-o eră a memoriei digitale și artificiale.

Formatul este la fel de bine gândit ca și conceptul. Fiecare episod va fi înregistrat ca un eveniment live în Berlin, publicul fiind invitat nu doar să asculte, ci și să participe prin adresarea de întrebări, interacțiunea cu vorbitorii și modelarea conversației. Episoadele vor fi disponibile gratuit online, asigurând accesul pe termen lung, dincolo de evenimentele live propriu-zise.

„Ne putem imagina un eveniment public într-o parte memorială a parcului Tiergarten, vorbind despre felul în care amintirile sunt păstrate de-a lungul secolelor.”

Ideea are o oarecare componentă poetică. Podcastul este conceput ca un fel de întoarcere acasă: o revenire a oamenilor, ideilor și perspectivelor la Berlin, un oraș cu o memorie bogată și complexă. Unele episoade pot fi chiar înregistrate în locuri cu semnificație istorică, ancorând știința în structura orașului.

Desigur, transformarea acestei viziuni în realitate nu va fi lipsită de provocări. „Există un interes natural din partea publicului”, potrivit Prof. Larkum, „dar este dificil să se difuzeze informațiile. Oamenii de știință nu prea se pricep la asta”. De aceea, podcastul nu va urma formatul obișnuit al discuțiilor între cercetători. În timp ce conținutul științific va fi elaborat cu atenție în culise de membrii SFB, conversațiile destinate publicului vor fi conduse de un podcaster profesionist, cineva care este priceput în a naviga prin idei complexe și a le face accesibile.

Există și o provocare mai amplă: asigurarea faptului că aceste idei depășesc limitele mediului academic sau ale diverselor bule online. „Dacă încerci să gestionezi acest lucru astfel încât să ajungă doar la o anumită parte a societății, atunci nu va avea influența pe care ar trebui să o aibă.” Este o luptă nu doar de comunicare, ci și de participare, și un posibil motiv, observă el, pentru care Fundația Germană pentru Cercetare pune un astfel de accent pe munca de implicare publică. „Toată lumea vede că o societate care înțelege relevanța cercetării și cunoașterii de nivel înalt este o societate cu un avantaj.”

Totuși, obiectivul este clar. „Vrem ca acesta să fie un proiect de referință”, subliniază Prof. Larkum. „Un proiect care a început cu centrul de cercetare colaborativă, dar care va continua după încheierea acestuia și va defini Berlinul ca un loc în care am început să visăm la ceea ce este posibil în domeniul cercetării memoriei.”

Acest articol face parte din eforturile de implicare publică sponsorizate de SFB1315. Poți afla mai multe despre project pe pagina www.sfb1315.de.

Cum ți s-a părut această postare? Scrie-ne în comentariile de mai jos. Și dacă vrei să ne susții, poți distribui articolul, ne poți cumpăra o cafea aici sau chiar ambele.

Abonează-te la fluxul RSS aici.

Ar putea să-ți placă și: