Ο ανθρώπινος εγκέφαλος ίσως να είναι ικανός να αποθηκεύει δέκα φορές περισσότερες πληροφορίες από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση της μείωσης της μνήμης με τη γήρανση και τις ασθένειες, και η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό του MIT Neural Computation (Νευρωνικός Υπολογισμός) και εν συνεχεία αναδημοσιεύεται περιληπτικά στην εφημερίδα The Independent.

Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η μάθηση και η μνήμη νέων πληροφοριών ενισχύει τις νευρικές συνδέσεις στον εγκέφαλο που ονομάζονται συνάψεις, οι οποίες μπορούν να δυναμώσουν ή να εξασθενήσουν με την πάροδο του χρόνου, επηρεάζοντας τη μνήμη.

Ωστόσο, η ποσοτικοποίηση της ισχύος των μεμονωμένων συνάψεων αποτελούσε πρόκληση για τους νευροεπιστήμονες.

Είναι ιδιαίτερα δύσκολο να εκτιμηθεί το ακριβές ποσό κατά το οποίο οι συνδέσεις μεταξύ των νεύρων γίνονται ασθενέστερες ή ισχυρότερες και η ποσότητα των δεδομένων που αποθηκεύουν.

Όμως μια νέα τεχνική, η οποία περιγράφεται στο περιοδικό Neural Computation, προσφέρει νέες γνώσεις σχετικά με τη συναπτική ισχύ, την ακρίβεια της πλαστικότητας και την ποσότητα των πληροφοριών που μπορούν να αποθηκεύσουν αυτές οι νευρικές συνδέσεις.

Η τεχνική θα μπορούσε να βοηθήσει στην ποσοτικοποίηση της ισχύος των συνάψεων και να ενισχύσει την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι άνθρωποι μαθαίνουν και θυμούνται και του τρόπου με τον οποίο αυτές οι διαδικασίες αλλάζουν με την ηλικία ή την ασθένεια.

«Γινόμαστε όλο και καλύτεροι στον ακριβή προσδιορισμό του πού και πώς ακριβώς συνδέονται οι μεμονωμένοι νευρώνες μεταξύ τους», δήλωσε ο Terrence Sejnowski, συν-συγγραφέας της μελέτης.

«Έχουμε πλέον δημιουργήσει μια τεχνική για τη μελέτη της ισχύος των συνάψεων, της ακρίβειας με την οποία οι νευρώνες διαμορφώνουν αυτή την ισχύ και της ποσότητας πληροφοριών που οι συνάψεις είναι ικανές να αποθηκεύσουν – οδηγώντας μας στο να διαπιστώσουμε ότι ο εγκέφαλός μας μπορεί να αποθηκεύσει 10 φορές περισσότερες πληροφορίες από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως».

Η έρευνα διερευνά την αντίσταση του εγκεφάλου στην Αλτσχάιμερ

Όταν ένα μήνυμα μεταδίδεται στον εγκέφαλο, μεταπηδά ως ηλεκτρικό σήμα από νευρώνα σε νευρώνα μέσω ενός μικροσκοπικού χώρου όπου συναντώνται τα δύο κύτταρα που ονομάζεται σύναψη.

Το σήμα ταξιδεύει μέσω των συνάψεων μέσω χημικών αγγελιοφόρων και οι διαφορετικές συνάψεις επικοινωνούν με διαφορετική ισχύ – κάποιες μπορεί να είναι αδύναμοι ψίθυροι ενώ άλλες μπορεί να είναι δυνατά χημικά σήματα.

Συγκεκριμένες συνάψεις ενισχύονται για να καταστεί δυνατή η διατήρηση νέων πληροφοριών σε μια διαδικασία που ονομάζεται συναπτική πλαστικότητα.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος διαθέτει πάνω από 100 τρισεκατομμύρια συνάψεις και είναι γνωστό ότι η συναπτική ισχύς παίζει ρόλο στον τρόπο με τον οποίο αποθηκεύουν τις αναμνήσεις.

Καταστάσεις όπως η νόσος Αλτσχάιμερ τείνουν να αποδυναμώνουν τις συνάψεις και να μειώνουν την ικανότητα του εγκεφάλου να αποθηκεύει πληροφορίες.

Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες αξιολόγησαν ζεύγη συνάψεων από έναν ιππόκαμπο αρουραίου, τη βασική περιοχή του εγκεφάλου για τη μάθηση και τη μνήμη.

Εφάρμοσαν μια μέθοδο που χρησιμοποιείται παραδοσιακά για τη μελέτη υπολογιστών για να προσδιορίσουν πόσα bits πληροφορίας μπορούν να χωρέσουν οι συνάψεις.

Διαπίστωσαν ότι κάθε σύναψη του ιππόκαμπου αρουραίου μπορεί να αποθηκεύσει μεταξύ 4,1 και 4,6 bits πληροφοριών.

Αυτό σημαίνει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος μπορεί να είναι ικανός να κρατήσει τουλάχιστον ένα πεταμπάιτ πληροφοριών, που ισοδυναμεί με τα δεδομένα που περιέχονται σε ολόκληρο το διαδίκτυο.

«Έχοντας αυτή τη λεπτομερή ματιά στη συναπτική δύναμη και την πλαστικότητα θα μπορούσε πραγματικά να προωθήσει την έρευνα για τη μάθηση και τη μνήμη και μπορούμε να τη χρησιμοποιήσουμε για να διερευνήσουμε αυτές τις διαδικασίες σε όλα τα διαφορετικά μέρη των ανθρώπινων εγκεφάλων, των εγκεφάλων των ζώων, των νεαρών εγκεφάλων και των ηλικιωμένων εγκεφάλων», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Kristen Harris.

«Τελικά, τα αποτελέσματα θα πρέπει να δώσουν νέα εικόνα για το πώς οι διαταραγμένες συνάψεις οδηγούν σε γνωστική έκπτωση κατά τη γήρανση ή ως συνέπεια νευρολογικών διαταραχών».