Հիշողությունը և ուսուցումը հիմնված են ուղեղի նեյրոնային ցանցերի գործունեության փոփոխությունների վրա՝ հիմնականում նրա, թե ինչպես են նեյրոններն ազդանշաններ փոխանցում միմյանց։ Մինչև վերջերս կարծում էին, որ նման փոփոխությունները տեղի են ունենում հիմնականում սինապսների մակարդակում՝ նեյրոնների միջև շփման կետերում։ Սակայն նոր հետազոտությունը ցույց է տվել, որ նյարդային բջջի մեկ այլ շրջան նույնպես կարևոր դեր է խաղում այս գործընթացներում։

Գերմանիայի նեյրոդեգեներատիվ հիվանդությունների կենտրոնի գիտնականները կենդանի ուղեղում առաջին անգամ դիտարկել են նեյրոպլաստիկության մեխանիզմ, որը նախկինում հայտնի էր միայն բջջային կուլտուրաների և մահացած հյուսվածքների նմուշների վրա կատարված փորձերից։


Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Nature Neuroscience ամսագրում։


Սա ներառում է աքսոնի սկզբնական հատվածը՝ նեյրոնի մասնագիտացված մասը, որտեղ առաջանում են էլեկտրական ազդակներ։

Նեյրոնները կազմում են բարդ ցանց, որի միջոցով անընդհատ փոխանցվում են էլեկտրական ազդանշաններ։ Այս ցանցը ստատիկ չէ. դրա հատկությունները կարող են փոխվել փորձի և ուսուցման ազդեցության տակ։ Ուղեղի այս վերակառուցման ունակությունը կոչվում է նեյրոպլաստիկություն և ընկած է հիշողության ձևավորման և վարքային ադապտացիայի հիմքում։

Աքսոնի սկզբնական հատվածը կարևոր դեր է խաղում նեյրոնների ֆունկցիայում։ Այստեղ է որոշվում, թե արդյոք նյարդային ազդակ կառաջանա, և որքան ուժեղ կլինի այն։ Այս հատվածը բնութագրվում է իոնային ալիքների բարձր խտությամբ և գործում է որպես նյարդային ակտիվության մի տեսակ «գործարկման մեխանիզմ»։


Մկների վրա կատարված փորձի ժամանակ հետազոտողները դիտարկել են առանձին նեյրոններ ուղեղային կեղևում, որը կապված է ուսուցման գործընթացների հետ։ Մասնագիտացված մանրադիտակային տեխնիկայի միջոցով նրանք կարողացել են հետևել նույն բջիջներին մի քանի օր մարզումներից առաջ և հետո։ Սա նրանց թույլ է տվել իրական ժամանակում գրանցելու աքսոնի սկզբնական հատվածների փոփոխությունները։

Արդյունքները ցույց են տվել, որ աքսոնի սկզբնական հատվածի երկարությունը կարող է փոխվել ուսուցման ընթացքում. որոշ նեյրոնների դեպքում այն երկարել է, իսկ մյուսների դեպքում՝ կրճատվել։ Այս փոփոխությունները ֆունկցիոնալ առումով նշանակալի են, քանի որ հատվածի երկարությունն անմիջականորեն ազդում է բջջի գրգռվածության վրա։ Ավելի երկար սկզբնական հատված ունեցող նեյրոններն առաջացնում են ավելի հզոր ազդանշաններ, մինչդեռ ավելի կարճ հատվածը նվազեցնում է դրանց ակտիվությունը։ Այսպիսով, ուղեղը կարող է ճշգրտել նյարդային ակտիվության մակարդակը՝ կախված առաջադրանքներից և պայմաններից։


Հետազոտողներն ընդգծում են, որ աքսոնի սկզբնական հատվածը կարելի է դիտարկել որպես նեյրոնի «գլխավոր անջատիչ»։ Եթե սինապսները որոշում են, թե որ ազդանշաններն են մտնում բջիջ, ապա այս հատվածը որոշում է, թե արդյոք նեյրոնը կարձագանքի և՝ ինչ ուժգնությամբ։ Այս հայտնագործությունը ցույց է տալիս, որ նեյրոպլաստիկությունն ազդում է ոչ միայն նեյրոնների միջև կապերի, այլև ազդանշանները ստեղծող մեխանիզմների վրա։

Թեև հետազոտությունը կատարվել է ուղեղի սահմանափակ հատվածի վրա, գիտնականները ենթադրում են, որ նման փոփոխություններն ուսուցման ընդհանուր սկզբունք են։ Նրանք ծրագրում են հետագայում հետազոտել այս մեխանիզմը ուղեղի այլ հատվածներում, ինչպես նաև նեյրոդեգեներատիվ հիվանդությունների համատեքստում։

Հատկապես հետաքրքիր է հնարավոր կապը Ալցհայմերի հիվանդության հետ, որը խաթարում է նեյրոնների միջև ազդանշանների փոխանցումը։ Հետազոտողները մտադիր են պարզել, թե ինչպես են այս հիվանդությանը բնորոշ սպիտակուցային նստվածքներն ազդում աքսոնի սկզբնական հատվածների վրա։ Նման տվյալները կարող են խորացնել հիվանդության մեխանիզմների մեր ըմբռնումը և հնարավոր է՝ թերապիայի նոր ուղիներ մատնանշել։