Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Zrada, na kterou (ne)zapomeneme

 |  1. 11. 2012
 |  Vesmír 91, 625, 2012/11

Neradi si připouštíme, že nás k stáru zrazuje paměť, jedna ze základních rozpoznávacích a vyhodnocujících (kognitivních) mozkových funkcí, vytvářejících integritu našeho ega (jáství). Lepší varianta této bídy je, že si náš mozek ukládá všechny informace ze světa vnějšího i vnitřního stejně dobře jako zamlada. Pak je problém v dostupnosti, tj. ne vždy si potřebnou informaci nebo událost vybavíme „na povel“. Také řazení vzpomínkových okruhů je narušeno a klasik Jára Cimrman říká, že s věkem vznikají dva problémy – myšlenku udržet a myšlenku opustit. Až se přijde na to, jak si lze všechny své zážitky podle libosti vybavovat, budeme si možná nastavovat „play list“ cenných a sdělitelných zážitků a také třeba budeme vědomě blokovat ty nepříjemné nebo bezcenné. Stárnutí kognitivních funkcí postihuje i zvířata. Tyto procesy u nich studujeme a rozpoznáváme, že slábnutí paměti nemusí být zcela nevratné. Např. antioxidanty mohou zpomalit zblbnutí starých pískomilů a potkanů (PMID: 8653426).

Jeden z jednoduchých paměťových testů laboratorních hlodavců spočívá v tom, že nejprve dáme myšce do klece nějaký předmět, třebas plastovou kostku. Jsouc očichána, otlapkována a okoukána, je kostka zapamatována a z klece ji odebereme. Druhý či další den dáme kostku znovu do klece spolu s novým předmětem, třeba s míčkem. Jestli si myš kostku pamatuje, věnuje delší dobu pozornost novému předmětu, míčku, směruje k němu čumák a vousy, dotýká se ho packami. Známou kostku nechá vcelku bez povšimnutí. Ale když se jí horší paměť, a to je právě v myším senilním věku, očichává oba předměty zhruba stejnou dobu. Staré myšky si tedy výrazně hůře vzpomínají, že se s nějakým předmětem již setkaly. Proč ale ztrácejí paměť? Zhoršuje se jim dlouhodobá potenciace synaptických spojů v hipokampu? Nebo je postižen nějaký jiný paměťový mechanismus a jiná mozková oblast?

Podle nedávné studie neurofyziologů z Heidelbergu (PMID: 22751036) se během stárnutí v hipokampu (sídlu prostorové, deklarativní a epizodické paměti v předním mozku) a v mozkové kůře snižuje exprese (funkční projev, syntéza příslušné bílkoviny) genu pro enzym DNA metyltransferázu (Dnmt3a2), který k molekulám DNA připojuje methylové skupiny. Tím se podle epigenetického principu pozmění vrozená genetická informace. A právě tato snížená epigenetická plasticita v hipokampu by mohla být jednou z molekulárních příčin, proč nejen starší myšky, ale i starší lidé zapomínají nedávné zážitky. Tento nález také znamená – oproti běžným pesimistickým představám – že epigenetické změny mohou být nadmíru pozitivní. Když heidelberští výzkumníci aplikovali tento enzym, jehož výroba byla snížena, pomocí viru do neuronů v oblasti hipokampu starých myší, zlepšila se jejich „dlouhodobá“ paměť a v testech si vedly stejně dobře jako myšky mladší. Naproti tomu narušení produkce Dnmt3a2 aplikací uměle připraveného inhibičního viru u mladých myší jim jejich prostorovou paměť zhoršilo.1)

Ale nemusíme se hned hlásit na klinické zkoušky s injekční aplikací Dnmt3a2 do hipokampální oblasti našeho mozku, když si nemůžeme vzpomenout, kam jsme včera ukryli
mimořádnou výplatu. Dnmt3a2 gen patří totiž mezi dobře regulovatelné, tzv. okamžité rané geny a my se zřejmě na ubývání paměťových schopností můžeme trochu připravit a mentálními aktivitami udržovat metylaci na dobré úrovni. Známá a dosud velmi aktivní profesorka neuroanatomie Marian C. Diamondová z Berkley v Kalifornii je jistě těmito výsledky potěšena. Věnovala totiž půl svého skoro devadesátiletého života dokazování, že neustálé obohacování prostředí, ve kterém myšky nebo lidé žijí, podstatně snižuje úbytek paměti a dalších kognitivních funkcí.2) Jen pozor, abychom s obohacováním prostředí nezačali pozdě.

Další studie totiž ukazuje (PMID: 21530571), že když se myšky umístí do velké plastové klece (obohacené podlážkami, barevnými předměty, prolézačkami, řetízky, houpačkami, žebříčky a běhacími mlýnky) až v druhé polovině jejich předpokládaného života, už se jejich úbytek paměti moc nezpomalí. Aby se podněty myškám neokoukaly, dvakrát týdně se uspořádání obohaceného prostředí změnilo. V čem spočívá pozitivní působení obohaceného prostředí na buněčné úrovni? V hipokampu (ale třeba i v mozečku a jinde) se opakovaným drážděním doplňují synapse novými funkčními AMPA receptory pro glutamát v postsynaptické membráně a jeden fosforylující enzym CaM kináza II, spojený s tímto obohacením, se sám fosforyluje a dlouhodobě aktivuje. Vzniká hodiny přetrvávající zvýšení synaptických potenciálů neboli synaptická potenciace (long-term potentiation, LTP), což je jednoduchá paměťová stopa, jakési kvantum paměti. Z takových kvant se staví celá vzpomínka a jako taková se může i najednou vybavit (viz práci K. Ježka a spol., Nature 478, 246–249, 2011). Obohacené prostředí však zřejmě nepůsobí stejně na různé typy LTP v mozku. Jeden typ LTP je patrně ovlivňován velmi dobře, a to ten, co je spojen s prostorovou pamětí v hipokampu. Označuje se jako theta-burst-related-LTP. Theta rytmem nazýváme na elektroencefalografických záznamech vlny s frekvencí 6–11 Hz. Theta rytmus je projevem klíčových dějů při hromadění, propojování a vybavování paměťových stop. Probíhá také v REM fázi spánku a existují teorie o jeho účasti při přenosu paměťové pracovní stopy do dlouhodobé paměti. Ukládání do „paměti“ je časový proces, kdy neuronové populace zpracovávají informace ze smyslů, hledají k nim odpovídající uchovávanou vzpomínku v krátkých opakujících se theta cyklech přibližně 8krát za vteřinu. Theta rytmus je dominantní; je jakýmsi univerzálním mozkovým časovačem zajišťujícím komunikaci mezi vzdálenými mozkovými centry, protože paměť není jen hipokampus. Cyklický, neustále se opakující proces aktivace paměti umožňuje podvědomě několikrát za vteřinu korigovat eventuální nepřesnosti ve vybavování té či oné vzpomínky. Ale především zjišťuje, které vzpomínky nejlépe odpovídají novým informacím, proudícím do hipokampu z jiných částí mozku. A tak výsledkem procesů přinášejících a zpracovávajících smyslové vjemy nebo i vnitřní činnost různých jader v mozku bývá např. výkřik naší ratolesti v zoo: „Tati, koukej, tahle opice je celý dědeček!“ Strukturovaný theta rytmus propojuje vědomí i nevědomí, umožňuje prožívat i takové stavy, jako jsou fantazie, halucinace a představy.3)

Paměťová soustava v hipokampu je tedy v čase rytmizována do řetězce theta vln, nutných pro uložení, konsolidaci a vybavení paměťových stop. A právě na tento typ paměťové stopy má v první polovině života obohacené prostředí největší vliv. Nevíme, proč v druhé polovině života u myšek pestré prostředí přestává působit jako elixír proti zapomínání. Může to být ona zhoršená metylace DNA, nebo snižující se přísun energie, kterou neurony a glie pro plný výkon potřebují, nebo něco jiného? Uvidíme.

Když jsme se kdysi zabydleli v malém panelákovém bytě, postupně jsme zahltili všechny využitelné plochy bytu tím, co jsme jednak potřebovali (otvíráky na konzervy, kočárky a kola), a tím, co jsme měli rádi, od magnetofonu Sonet duo, gramofonů a rádií přes kytky, obrazy na stěnách až k různým hudebním nástrojům, AV přehrávačům a haldám knih na poličkách a deskách kubistického nábytku za antikvární cenu. Tím jsme v rodině splnili dvě podmínky pro udržitelnou úroveň paměti ve stáří – žili jsme ve velmi obohaceném prostředí, a hustě „zabydlený“ byt na nás působil přes 45 let. Jestli ale paměť přece jen slábne, přičítám to faktu, že byt nepřestavujeme dvakrát týdně, jak to dělali učenci svým myškám, a že jsem si na svůj bohatý, ale neměnný nepořádek zvykl. Stěhování nábytku by mě totiž bezpečně debilizovalo mnohem dřív než zhoršená paměť. Mimochodem samotné zapomínání (amnézie) mě v době dostupnosti internetu a manželky zdaleka tak netrápí jako případné zhoršení jak paměti, tak i správného uvažování (demence).

Poznámky

1) Poznámka geno-laika. Jestli se paměť realizuje epigenetickými změnami v DNA neuronů, mohla by se „učená“ jádra neuronů z paměťových oblastí pro řeč, matematiku nebo manuální profese vnést do enukleovaných ženských vajíček a narodily by se děti snadno se učící nebo dokonce vykonávající činnosti, které si jejich rodiče během života epigeneticky osvojili. To by pak vzkříšený Lamarck koukal, jak snadno lze naučené informace přenést na potomky!

2) Hodně času také věnovala neuroplasticitě a mozkové histologii a mj. zjistila, že v Einsteinově zachovaném mozku je poněkud víc pomocných a vyživovacích gliových buněk než u 11 jiných, „normálních“ mozků (Google: The Long, Strange Journey of Einstein’s Brain).

3) Z hlediska kognitivních procesů jsou také zajímavé přechodné synchronizované oscilační výboje shluků neuronů na tzv. gama frekvencích (30–100 Hz). Vznikají při zpracování některých smyslových vjemů, ale poslední údaje z mnohočetných nitrolebních elektrických a magnetoencefalografických nahrávek u zvířat i lidí ukazují, že gama-frekvenční aktivita má také důležitou roli v pozornosti a při pracovní i dlouhodobé paměti (pro shrnutí viz PMID: 17499860).

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Neurobiologie
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

František Vyskočil

Prof. RNDr. František Vyskočil, DrSc., (*1941) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK v Praze. Ve Fyziologickém ústavu AV ČR, v. v. i., se zabývá neurofyziologií a biofyzikou buněčných membrán. Objevil nekvantové uvolňování neuropřenašečů na synapsích savců. Hirschův index (Vesmír 85, 555, 2006/9) jeho prací je 33. Je členem Učené společnosti ČR a The Physiological Society (Londýn a Cambridge). Na Přírodovědecké fakultě UK v Praze a na Lékařské univerzitě v Kazani přednáší fyziologii živočichů a člověka. V roce 2011 získal čestnou oborovou medaili J. E. Purkyně a na návrh předsedy AV ČR medaili Josefa Hlávky.
Vyskočil František

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné