Kampania Światowego Tygodnia Mózgu (Brain Awareness Week) obejmuje swym zasięgiem niemal cały glob.
W ramach tej inicjatywy różne organizacje przeprowadzają swoje wystawy, wykłady, pokazy i warsztaty związane z trudną, ale niezmiernie ciekawą dziedziną, jaką jest neurobiologia.
My także zachęcamy do poszerzania swojej wiedzy na ten temat i dokładamy swoją “cegiełkę”. Jeśli nigdy nie zastanawiałeś się czym właściwie jest pamięć, to ten artykuł jest właśnie dla Ciebie!
Pamięć definiowana jest jako zdolność poznawcza, pozwalająca na zapamiętywanie, przechowywanie i odtwarzanie informacji. Jest pochodną budowy i funkcji centralnego układu nerwowego – morfologii jego struktur anatomicznych, budowy i ilości białek, stężeń neuroprzekaźników i aktywności elektrycznej synaps. Stanowi niezwykłe narzędzie adaptacyjne, pozwalające na przeżycie i dobre funkcjonowanie. Kiedy zawodzi, stajemy się bezradni. Jesteśmy zagrożeni i wymagamy pomocy. Jednak konsekwencje sięgają głębiej – pamięć to część naszej umysłowości, mówi kim jesteśmy, jacy jesteśmy i jakie jest nasze miejsce w otaczającym świecie. Jest częścią naszej tożsamości i samoświadomości, integralnym elementem bycia człowiekiem.
Nasz mózg dysponuje pamięcią natychmiastową i świeżą. Można ją porównać do pamięci RAM komputera – umożliwia nam funkcjonowanie „tu i teraz”, pełni funkcję operacyjną. Dzięki niej zapamiętamy numer telefonu na czas potrzebny aby go zanotować. Dzięki niej po kilku minutach rozmowy wciąż będziemy wiedzieć, kim jest nasz rozmówca i gdzie się znajdujemy. Dzięki niej po zarwanej nocy zdamy trudny egzamin, jednak wiedza wyparuje bezpowrotnie z naszej głowy po wyjściu z sali egzaminacyjnej. Nasz gatunek jest jednak zdolny do postrzegania czasu jako continuum, potrafi przewidywać i planować przyszłość, a zarazem pamiętać informacje zdobyte w przeszłości oraz doświadczone lub zaobserwowane wydarzenia. Odpowiada za to pamięć długotrwała, która może służyć człowiekowi przez długie lata życia, czyniąc go istotą posiadającą tożsamość.
Pamięć długotrwałą zasadniczo dzieli się na deklaratywną i niedeklaratywną. Tę pierwszą stanowią informacje, które jesteśmy w stanie skutecznie przekazać innym. Może to być wiedza wyuczona z podręcznika i przekazana, z lepszym lub gorszym skutkiem, profesorowi. Nazywamy to pamięcią semantyczną. Z drugiej strony, dzięki pamięci epizodycznej, możemy wspominać wydarzenia z przeszłości, na przykład opowiedzieć znajomym anegdotkę czy złożyć zeznanie na policji. Istnieją jednak rzeczy, których nie możemy się nauczyć z książek, internetowych tutoriali czy wskazówek nauczyciela. Te umiejętności muszą być wyćwiczone przez powtarzanie. Mózg musi nauczyć się nowych schematów ruchowych i nabrać w nich wprawy, tak aby stały się automatyczne. Jest to domena pamięci niedeklaratywnej – tej, która pozwala nam wiązać sznurowadła, prowadzić samochód czy grać na gitarze. Zaburzenia tego rodzaju pamięci obserwujemy m.in. w chorobie Parkinsona, gdzie pacjent ma problemy z pisaniem czy zapinaniem guzików z powodu uszkodzenia struktur układu nerwowego odpowiedzialnych za automatyzm i precyzję tych ruchów. W przypadku otępień na czele których znajduje się choroba Alzheimera, zaburzenia pamięci mają bardziej złożony charakter i nie są jedynymi deficytami, na które cierpi chory. Początkowo sam pacjent może zaobserwować u siebie pogorszenie pamięci krótkotrwałej. Na późniejszym etapie zapomina słowa, przestaje rozpoznawać bliskich, ale ma również kłopoty z codziennymi czynnościami i wymaga pomocy w takich sprawach jak ubieranie się czy kąpiel.
Fascynujące jest zagadnienie, jak nabywamy nową wiedzę i w jaki sposób jesteśmy w stanie ją zmagazynować i wykorzystywać. W dużym uproszczeniu, nowe informacje, poprzez narządy zmysłów, docierają drogami czuciowymi do mózgu, gdzie wzbudzają impulsy nerwowe.
Ich krążenie po sieciach neuronalnych odpowiada za pamięć natychmiastową i świeżą. Gdy bodźce ze środowiska znikną, aktywność neuronów obniży się, impulsy przestaną krążyć i informacja zostanie zapomniana. Aby tak się nie stało, należy ją skonsolidować, czyli zamienić pamięć krótkotrwałą na długotrwałą. Hipoteza opisująca proces powstawania pamięci trwałej zakłada, że impulsy nerwowe krążą w zamkniętej sieci neuronów. Pamięć świeża trwa, póki impulsy przebiegają między strukturami podkorowymi i korą mózgu. W czasie konsolidacji, pobudzenia krążą na tyle długo, że dochodzi do trwałych zmian na poziomie komórek nerwowych. Powstają nowe połączenia między neuronami, wzrastają stężenia neurotransmiterów, a zmianie ulega także ich metabolizm. Ponadto dochodzi do ekspresji specyficznych białek, które m.in. modulują aktywność synaps.
Z praktycznego punktu widzenia ważne jest aby wiedzieć, gdzie znajdują się struktury odpowiedzialne za pamięć. Mogą one ulec destrukcji w wyniku urazu, ucisku guza lub tętniaka, niedokrwienia bądź wylewu krwi. Niekiedy można je uratować, wykonując zabieg neurochirurgiczny albo wewnątrznaczyniowy. Z drugiej strony istotna jest wiedza o tym, jakie neurotransmitery odpowiadają za przekazywanie pobudzeń między tymi neuronami.
Daje to możliwość zastosowania farmakoterapii w schorzeniach takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona. W procesach zapamiętywania ważną rolę odgrywa acetylocholina, wydzielana przez liczne neurony kory mózgu. W hipokampie natomiast liczne są synapsy glutaminergiczne, zaś rolę w zapamiętywaniu odgrywa tam tlenek azotu, wydłużający czas pobudzenia w tych neuronach. W chorobie Alzheimera obserwuje się obniżenie stężenia acetylocholiny, substancji P i noradrenaliny zaś w chorobie Parkinsona brakuje dopaminy.
Ośrodkowy układ nerwowy jest pod względem anatomicznym niezwykle skomplikowany. Dotyczy to zwłaszcza mózgowia, czyli tej jego części, która znajduje się w czaszce. Poszczególne struktury utworzone są z grup ciał neuronów, tworzących istotę szarą. Te obdarzone egzotycznymi nazwami wyspy komórek, pływają w morzu istoty białej, czyli masie włókien nerwowych – aksonów i dendrytów. Dzięki nim nawet odległe elementy mózgu mogą się ze sobą komunikować, a przebiegające między nimi impulsy tworzą funkcjonalne sieci, odpowiadające za działanie naszego organizmu. Współpraca licznych ośrodków, zlokalizowanych w różnych miejscach układu nerwowego, zapewnia nam m.in. zdolność uczenia się oraz zapamiętywania zdobytej wiedzy i umiejętności.
Wspomniana zamknięta sieć neuronów nazywana jest kołem Papeza, a w jego skład wchodzi zakręt obręczy, hipokamp, ciała suteczkowate i jądra przednie wzgórza. Nadrzędnym ośrodkiem pamięci są pola kojarzeniowe, zlokalizowane w korze mózgu.
Kora mózgu, poorana bruzdami i zakrętami, tworzy płaty. Na początku XX wieku Brodmann podzielił jednak korę na tzw. pola, jako kryterium przyjmując różnice w architekturze komórkowej poszczególnych fragmentów kory. Nadrzędne ośrodki trwałej pamięci zlokalizowane są w płacie skroniowym, w polu nr 38, niedaleko ośrodków rozumienia mowy. W procesie zapamiętywania dużą rolę odgrywa natomiast płat czołowy, zawierający pola od 9. do 12. Na potrzeby dalszych opisów anatomicznych, warto sprecyzować pojęcie kory mózgu. Jest to położona zewnętrznie istota szara. Pokrywa półkule mózgowe, tworząc na niej sześć warstw. Jako że jest to stosunkowo nowe rozwiązanie ewolucyjne, nazywana jest korą nową, czyli neocortex. Łatwo się domyśleć, że istnieje również kora stara – archicortex – zbudowana z zaledwie trzech warstw komórek, pokrywająca hipokamp.
Poniżej kory znajduje się istota biała, a w niej grupy istoty szarej, które w ośrodkowym układzie nerwowym nazywane są jądrami. Grupą takich jąder jest przykładowo ciało migdałowate, kolejna struktura odpowiadająca za pamięć. Związane jest w dużej mierze z emocjami i pamięć, za którą odpowiada, również ma charakter emocjonalny. Jego uszkodzenie może powodować nadmierną łagodność, ale również pozorną agresję związaną ze zniesieniem uczucia strachu.
Hipokamp i zakręt obręczy należą do kresomózgowia, przedniej części mózgu, najbardziej słynącej z pokrytych korą półkul. Należy go szukać w pobliżu płata skroniowego. Dziwna nazwa hipokampa nawiązuje do kształtu konika morskiego i pochodzi z greki. Określenie „róg Amona” nawiązuje natomiast do mitologii egipskiej. Dawniej jego funkcje wiązano głównie z węchem, potem zauważono jednak, że dobrze rozwinięty jest także u zwierząt pozbawionych tego zmysłu. Kolejnym, lepszym tropem był jego udział w ekspresji emocji. Wreszcie dostrzeżono związek z pamięcią krótkotrwałą. Ma on też znaczenie dla pamięci długotrwałej – choć odpowiada za nią zasadniczo kora nowa, hipokamp odgrywa ważną rolę w konsolidacji pamięci poprzez stopniowe „uczenie” kory nowych informacji. Uszkodzenie hipokampa pozbawia zdolności „uczenia się na pamięć”. Badania wykazały, że w chorobie Alzheimera dochodzi w hipokampie do istotnych ubytków. Dotyczy to zwłaszcza grupy neuronów CA1, wyjątkowo dobrze rozwiniętych u człowieka, ale też bardzo wrażliwych na niedokrwienie. Hipokamp jest też podatny na destrukcyjny wpływ glikokortykosteroidów kory nadnerczy, których stężenie znacząco rośnie w przewlekłym stresie – może to mieć negatywny wpływ na pamięć.
Ciała suteczkowate nie są elementem kresomózgowia, lecz międzymózgowia. Jest to nadrzędny ośrodek układu hormonalnego i autonomicznego układu nerwowego. Wiąże się z emocjami i popędami, termoregulacją, głodem i pragnieniem, a ponadto odpowiada za czucie bólu, stan snu i czuwania. Ciała suteczkowate należą, obok przysadki mózgowej, do podwzgórza. Mogą zostać uszkodzone u alkoholików, w wyniku niedoboru witaminy B1. Prowadzi to do zespołu Korsakowa z lukami w pamięci, wypełnianymi konfabulacjami. Chory nie jest w stanie zapamiętywać nowych informacji, może też utracić wieloletnie wspomnienia od momentu wystąpienia choroby, jednocześnie pamiętając wszystko co było przed nią. Na uwagę zasługują też jądra przednie wzgórza, które uważane są za ośrodek integrujący impulsy pochodzące m.in. z hipokampa, podwzgórza i zakrętu obręczy.
Opis budowy i funkcji móżdżku oraz układu pozapiramidowego wykracza poza ramy tego artykułu. W skład tego układu wchodzą takie struktury jak prążkowie, gałka blada, jądro niskowzgórzowe, wspominane już wzgórze, jądra konarowo-mostowe oraz istota czarna. Warto zapamiętać, że układ pozapiramidowy odgrywa rolę w czynnościach precyzyjnych i automatycznych. Koryguje też, w fazie planowania i wykonywania, ruchy świadome pochodzące z kory mózgu. Najbardziej znaną chorobą układu pozapiramidowego jest choroba Parkinsona, gdzie zwyrodnienie istoty czarnej prowadzi do obniżenia stężenia dopaminy w prążkowiu. Innym przykładem jest choroba Huntingtona, gdzie „winne” jest właśnie prążkowie, które wydziela za mało acetylocholiny i kwasu gamma-aminomasłowego. Objawy uszkodzenia móżdżku dobrze widać u osób pod wpływem alkoholu, które „zapomniały” jak się prawidłowo chodzi i trzyma przedmioty. Etymologia powiedzenia „zalać robaka” sięga XIV wieku, ale z rozwojem anatomii nabrało nowego znaczenia – elementem móżdżku, odpowiadającym za równowagę, jest robak.
W artykule sygnalizowane było istnienie chorób neurologicznych, mających destrukcyjny wpływ na procesy pamięciowe. Należy wspomnieć też o chorobach psychicznych. Rzecz jasna podział na duszę i ciało nie ma wiele wspólnego z medycyną, dlatego również choroby psychiczne są związane z dysfunkcją ośrodkowego układu nerwowego. Umysł czy intelekt, do których można włączyć pamięć, to wytwór mózgu, a ten może chorować na różne sposoby. Pamięć ludzka różni się od komputerowej – jest emocjonalna i podlega interpretacji. Może to być interpretacja urojeniowa, gdzie cierpiący na depresję będzie traktował wydarzenia i zachowania neutralne, jako wymierzone w niego. Chory z amnezją będzie ze szczegółami opowiadał nieprawdziwe historie, jednocześnie święcie wierząc w swoją opowieść. Nazywamy to konfabulacjami. Innym przykładem będzie zespół Antona, gdzie osoba niewidoma nie jest tego świadoma i z przekonaniem opisuje lekarzowi, to co „widzi”. Spektakularne są też omamy pamięciowe, czyli rzutowane w przeszłość urojenia – przykładowo chory w psychozie opowiada o swoim udziale w bitwie pod Termopilami. Jednak nie każde „psychiczne” zaburzenie pamięci jest patologią. Wracając do komputerowej analogii – pamięć ludzka nie jest „tylko do odczytu” – za każdym razem, gdy coś wspominamy, wyciągamy wspomnienie z archiwum i bierzemy w ręce. Zostają na nim zagniecenia i plamy po kawie – wspomnienia ulegają zniekształceniu i nawet tego nie zauważamy. Każdy zna to zapewne z własnego doświadczenia. Bardziej spektakularne, ale wciąż w sferze fizjologii, są déjà vu i jamais vu. Pierwsze znane jest chociażby fanom filmu Matrix i polega na traktowaniu zdarzeń nigdy nie doświadczonych jako znanych. Jamais vu jest niejako przeciwieństwem – wydarzenia przeżyte wydają się nowymi i obcymi.
Na koniec raz jeszcze należy podkreślić – pamięć to dla człowieka atrybut niezbędny. Pod tym szerokim pojęciem kryje się zdolność do uczenia się, planowania i złożonego, celowego działania. Jest w tym jednak coś więcej. Stanowimy gatunek inteligentny i samoświadomy, pamięć kotwiczy nas w czasie, umożliwia życie w społeczeństwie i budowanie relacji. Bez niej bliżej by nam było do zwykłych zwierząt. Pamięć definiuje nas i czyni rzeczywiście istotami ludzkimi. To bezcenny skarb o który należy dbać i chronić
„Musimy zacząć tracić pamięć, nawet tylko stopniowo i nieznacznie, by zdać sobie sprawę, że stanowi nasze życie”. Życie bez pamięci jest niczym.(…) Pamięć jest naszym spoiwem, powodem istnienia, wrażliwością, nawet naszym działaniem. Bez niej jesteśmy niczym (…)” ~Luis Buñuel
Autor:
Adam Krusiński
Student VI roku medycyny Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
Wstęp:
Łukasz Adam Skibiński
Wiceprzewodniczący ds. Nauki i Edukacji PTSF
Bibliografia:
Neuroanatomia – James D. Fix – Urban & Partner, Wrocław 1997
Anatomia człowieka, tom IV – Adam Bochenek, Michał Reicher – PZWL, Warszawa 2007
Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej – Władysław Z. Traczyk, Andrzej Trzebski – PZWL, Warszawa
Psychiatria, podręcznik dla studentów medycyny – Marek Jarema – PZWL, Warszawa 2016
Neurologia kompendium – Wojciech Kozubski – PZWL, Warszawa 2015
Mężczyzna, który pomylił żonę z kapeluszem – Oliver Sacks – Zysk i S-ka 2008
Mózg: fascynacje, problemy, tajemnice – Jerzy Vetulani – Homini 2010