d1e1er
Promiteam la inceputul prezentarii noastre o articulare atenta a dovezilor despre plasticitatea celulara care ar putea diferentia sisteme neurofunctionale diferite si, prin urmare, si sisteme mnezice diferite. Din considerente de spatiu, nu vom starui foarte mult asupra bazei celulare si moleculare a memoriei pe care acumulari recente din neurostiintele cognitive au probat-o foarte riguros (pentru o sinteza, vezi Bear, 1996). Vom aduna numai cateva premise de lucru.
Studiile care demonstreaza relatia dintre sistemul temporal medial si memorie ar putea contura usor o istorie a neurostiintei. O teorie vehiculata la nivelul simtului comun care accentueaza importanta lobului temporal pentru memorie asimileaza aceasta zona din creier unui adevarat lob divin si explica diferentele cognitive interindividuale pe baza calitatii “accesului” la acest sistem.
Sa parcurgem schematic neuroanatomia hipocampului (pentru o prezentare mai detaliata, vezi: Olteanu, Lupu & Miu, 2001). Hipocampul este format din doua cordoane de celule diferite care delimiteaza doua structuri: in partea superioara, cornul lui Ammon, iar in partea inferioara, girusul dintat. Cornul lui Ammon este constituit dintr-un cordon de celule piramidale si este divizat in patru campuri principale, notate CA1-CA4. Principalele campuri sunt CA1, in partea superioara, in vecinatatea cortexului temporal, si CA3, in partea inferioara, mai aproape de hilul temporal. De ce sunt mai importante aceste doua campuri? Pentru ca s-a aratat ca ele detin tipuri de celule piramidale specifice: CA1 contine celule piramidale mici, iar CA3 contine celule piramidale mari, fiecare tip celular prezentand, asa cum vom vedea, trasaturi functionale diferite. Girusul dintat contine neuroni granulari. Atat cornul lui Ammon in partea superioara, cat si girusul dintat in partea inferioara se invecineaza cu cortexul entorinal, considerat “poarta senzoriala” a hipocampului. Prin cortexul entorinal vin inputuri de la cortexul orbito-frontal si de la toate celelalte zone neocorticale.

Hipocampul dispune de trei cai principale (fig 1). Principala cale aferenta a hipocampului leaga cortexul entorinal si girusul dintat si se numeste calea perforanta. Cea de-a doua cale a hipocampului se stabileste intre prelungirile celulelor dintate si dendritele celulelor piramidale mari din CA3. Aceste din urma dendrite au o morfologie speciala, prezentand un fel de spini care faciliteaza sinapsele cu prelungirile celulelor dintate si tocmai de aceea calea pe care o descriu se numeste calea fibrelor muschioase. Cea de-a treia cale a hipocampului, omonima, se stabileste intre colateralele acelorasi celule piramidale mari din CA3 si dendritele bazale ale neuronilor piramidali mici din CA1. Am prezentat aceasta schita neuroanatomica a hipocampului pentru a dobandi o reprezentare a acestui sistem in care structuri diferite contin celule diferite cu functii diferite. Intensificarea si activitatii neuronale in regiunile CA1 si CA3 constituie un model predictiv al amplitudinii si duratei invatarii, aparand numai cand se produce modificarea comportamentala (Thompson, 1991).
Cercetari recente au demonstrat ca baza sinaptica a memoriei o constituie un fenomen numit potentare de lunga durata (LTP). LTP-ul se refera la faptul ca, in circuitele neuronale, o stimulare electrica de frecventa mare produce o crestere a raspunsului postsinaptic la stimulari subsecvente de o frecventa mai redusa (Kandel, 1979; Kandel & Hawkins, 1992; Pinel, 1996). Argumentele care pledeaza pentru LTP ca baza sinaptica a memoriei se refera in primul rand la izomorfismul intuitiv dintre fazele LTP-ului si fazele memoriei: LTP-ul are o faza timpurie, numita e-LTP (early LTP) cu o persistenta scazuta si o faza mai persistenta, ce dureaza ore sau chiar zile, numita l-LTP (late LTP). e-LTP se bazeaza pe modificarea covalenta a proteinelor, la fel ca si memoria de scurta durata (MSD), iar l-LTP necesita sinteza de proteine si, implicit, sinteza de ARNm ce constituie si baza memoriei de lunga durata (MLD). Acest tip de plasticitate sinaptica a fost demonstrat initial in hipocamp si nu existau dovezi ca s-ar produce si in zone corticale (Bliss & Collingridge, 1993; Hawkins & Kandel, 1984). Limitarea LTP-ului la zona hipocampica punea sub semnul intrebarii viabilitatea sa ca baza sinaptica a memorie insa cercetari mai recente au aratat ca LTP-ul se produce si in sistemul neocortical (Bear, 1996). Datorita validarii concurente a plasticitatii sinaptice la nivelurile supraordonate (retele neuronale si sisteme cerebrale) si subordonate (sisteme moleculare si gene), exista astazi un acord unanim ca LTP-ul asigura baza sinaptica principala a memoriei.
Cum poate servi cunoasterea acestor fenomene celulare subiacente memoriei disocierii dintre sisteme mnezice? Sa nu uitam ca validarea neuronala a unui sistem mnezic trebuie sa urmareasca nivelurile de structurare ale sistemului nervos central (Sejnowski & Smith-Churchland, 1990), prin urmare, trebuie sa demonstram ca exista fenomene celulare diferite care sustin performante mnezice diferite. In acest sens, singurul sistem mnezic pentru care se poate distinge o baza celulara specifica este memoria episodica.
Am notat ca memoria episodica circumscrie continuturi mnezice asociate cu un context spatio-temporal specific. Sa analizam ce ar insemna pentru creier acest tip de codare informationala: in primul rand, remarcam ca un eveniment din mediu este descris de inputuri polimodale, deci, pentru a sustine codarea episodica, o structura trebuie sa centralizeze toate aceste inputuri din zonele specifice (unimodale) ale cortexului. Cu alte cuvinte, o astfel de structura trebuie sa fie, dupa o clasificare recenta (Fox, 1996), un sistem supramodal. Ce caracteristici trebuie sa aiba un astfel de sistem supramodal? Codarea unui input se realizeaza atunci cand retelele dintr-o structura nervoasa elaboreaza un model de activare. Un model de activare este sustinut de populatii specifice de celule care se activeaza sicron pentru a coda un input particular. De aici, deducem ca populatiile de neuroni dintr-un sistem supramodal trebuie sa se activeze mai lent, la un prag mai ridicat pentru ca toate modelele de activare corespunzatoare inputurilor formate in zone corticale specifice sa se “adune” la nivelul acelei structuri.
Hipocampul este prototipul acestor sisteme supramodale. El primeste inputuri de la toate zonele corticale unimodale care se “aduna” in cortexul entorinal (“poarta senzoriala” a hipocampului). In plus, celulele hipocampice sunt singurele care pot “astepta” centralizarea tuturor acestor inputuri inainte de a forma un model de activare. Un studiu recent diferentiaza doua sisteme de invatare in creier pe baza rapiditatii cu care celulele se activeaza. Pragul de descarcare a neurotransmitatorului (Pr), un termen tehnicist pentru latenta activarii unei celule, este mic in neocortex, dar este semnificativ mai mare in hipocamp (Castro-Alamancos & Connors, 1997). Prin urmare, neocortexul invata repede, adica formeaza prompt modele de activare pentru fiecare input, iar hipocampul este singura structura care poate astepta centralizarea acestor modele de activare corticale corespunzatoare unor inputuri unimodale datorita unui Pr mare. Celulele hipocampice se considera ca sustin un model de activare corespunzator inputurilor polimodale care descriu un eveniment din mediu (McClelland, McNaughton & O’Reilly, 1995). Din aceasta perspectiva, se poate vorbi de un sistem de invatare rapid (rapid learner) si de un sistem de invatare incremential (slow learner) (Nadel, 1992).
Care este baza sinaptica pentru memoria episodica? Studii deja clasice au aratat ca LTP-ul depinde in mod direct de pragul de descarcare a neurotransmitatorului (Pr) (Bliss & Lømo, 1973). Explicatia faptului ca LTP-ul este mai accentuat in caile perforanta si hipocampica are trei pasi: 10 LTP-ul depinde de o scadere a Pr (Bekkers & Stevens, 1990) pentru ca, sa nu uitam, LTP-ul inseamna cresterea probabilitatii ca celula sa raspunda la un stimul de frecventa mai redusa dupa un stimul de frecventa mai ridicata; 20 in neocortex, Pr al celuleor este mic, deci, celula raspunde repede, dupa care se deprima si are nevoie de un timp pentru a se reface; in aceasta perioada de recuperare, celula nu mai poate sa isi modifice Pr si nu mai poate sustine, deci, LTP-ul; in hipocamp, celulele au Pr mai mare, probabilitatea de a nu raspunde de la primul stimul si de a ramane active mai mult timp fiind si ea mai mare; 30 celulele hipocampice au mai mare probabilitate de a isi scadea Pr pentru ca ele e probabil sa nu se activeze, respectiv, sa nu se deprime dupa primul stimul.
Am aratat ca hipocampul este locusul implementational optim pentru memoria episodica pentru ca el indeplineste prima conditie a unui sistem supramodal, aceea de a centraliza inputuri polimodale care descriu un eveniment si mediul in care acesta survine. Cea de-a doua conditie este ca fenomenul celular care se produce intr-un sistem supramodal sa sustina codarea asociativa, sau, cu o formula consacrata de J. L. McClelland, sa permita codarea asocierilor arbitrare de stimuli. Fenomenul celular specific care permite codarea asociativa este LTP-ul asociativ care s-a dovedit ca se produce in calea perforanta si in calea hipocampica. LTP-ul asociativ din aceste cai este diferit de LTP-ul din alte regiuni prin faptul ca necesita activitate coincidenta in portiunea presinaptica si portiunea postsisnaptica. Se vorbeste astfel despre retele autoasociative in hipocamp care ar implementa memoria episodica.