Oto ciekawy eksperyment myślowy: jeśli twoje wspomnienia są przechowywane w fizycznych połączeniach między neuronami, a te połączenia zostaną wymazane jak kosmiczne odkurzanie, czy twoje wspomnienia powinny przetrwać? Najwyraźniej tak – przynajmniej jeśli jesteś myszą, która została sztucznie uśpiona. Nowe badanie opublikowane w „Science” sugeruje, że wspomnienia mogą przetrwać całkowite zniszczenie synaps, które rzekomo je przechowują. Thanos byłby wściekły.

Konwencjonalna mądrość w neuronauce głosi, że uczenie się fizycznie wzmacnia i powiększa połączenia między neuronami, a te zmiany stanowią pamięć. Haczyk: te połączenia są plastyczne, co oznacza, że ciągle się zmieniają. Jak ujmuje to Kazumasa Tanaka, neurobiolog z Graduate University of Okinawa Institute of Science and Technology w Japonii: „Jeśli porównasz układ tych połączeń pierwszego dnia z tym samym układem czwartego czy piątego dnia, jest on bardzo, bardzo różny”. Aby sprawdzić, jak pamięć trwająca latami może znajdować się na sprzęcie, który zmienia się co kilka dni, zespół Tanaki postanowił wprowadzić nieco bardziej dramatyczną zmianę. Wywołali u myszy stan podobny do hibernacji, który wymazał ponad połowę ich synaps. Myszy jednak najwyraźniej zachowały wspomnienia. Bo oczywiście, że tak.

Hibernacja jest zwykle specjalnością wiewiórek, chomików i niedźwiedzi, ale obwód nerwowy, który ją wyzwala, jest zachowany u wszystkich ssaków – nawet u gatunków, które nigdy nie hibernują na wolności, takich jak myszy. W czerwcu 2020 roku zespół kierowany przez Takeshiego Sakurai, neurobiologa z University of Tsukuba i współpracownika w badaniu Tanaki, opracował technikę sztucznej aktywacji tego obwodu poprzez stymulację populacji neuronów Q w podwzgórzu. Rezultatem jest stan nazwany QIH, czyli hipotermia i hipometabolizm wywołane przez neurony Q.

„Dzięki naszemu protokołowi możemy obniżyć temperaturę ciała myszy do około 20 stopni Celsjusza, a ich tętno i częstość oddechów również znacznie spadają” – wyjaśnia Tanaka. To, czy można to uznać za prawdziwą hibernację, zależy od punktu odniesienia: niedźwiedzie zmniejszają zapotrzebowanie metaboliczne, ale utrzymują temperaturę ciała w okolicach 36–37 stopni Celsjusza, podczas gdy niektóre wiewiórki zapadają w bardzo głęboką hibernację, podczas której temperatura ich ciała zbliża się do zamarzania. „Sztuczna hibernacja plasuje się gdzieś pośrodku tego spektrum” – mówi Tanaka.

Najważniejsze w QIH jest to, że można go włączać i wyłączać według woli. W eksperymentach Tanaki myszy spędzały 48 godzin w stanie podobnym do hibernacji, a następnie budziły się. Dla ich synaps te 48 godzin zadziałało jak pstryknięcie palcami Thanosa.

Aby zmierzyć synaptyczną rzeź, zespół Tanaki wszczepił tetrody – wiązki cienkich elektrod – do hipokampu swobodnie poruszających się myszy, co pozwoliło im rejestrować pojedyncze neurony podczas ich aktywności. Odkryli, że aktywność spadła o około 70 procent po zapadnięciu w hibernację. Tkanki mózgowe były również obrazowane za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej z seryjnym skrawaniem przed, w trakcie i po hibernacji. Okazało się, że hibernacja zniszczyła ponad połowę synaps – co w zasadzie powinno wymazać większość wspomnień. „Jeśli przyjmiesz, że ślady pamięci znajdują się w skuteczności poszczególnych synaps, to jeśli stracisz ponad połowę połączeń synaptycznych, oczywiście spodziewałbyś się upośledzenia pamięci” – mówi Tanaka. Ale zespół nie znalazł takiego upośledzenia.

Przed hibernacją myszy były trenowane w dwóch standardowych zadaniach pamięciowych: warunkowaniu kontekstowym strachu (kojarzenie pudełka z łagodnym wstrząsem elektrycznym) oraz zadaniu w labiryncie plus (uczenie się nawigacji do nagrody). Oba zadania zależą od wspomnień hipokampa, co potwierdzono, tworząc uszkodzenie w tym regionie po treningu, co spowodowało zniknięcie wspomnień. Ale kiedy myszy, które przeszły QIH, zostały wybudzone, radziły sobie równie dobrze jak myszy niehibernujące. „To, co odkryliśmy w tych dwóch różnych paradygmatach behawioralnych, to fakt, że pamięć była całkowicie nienaruszona” – twierdzi Tanaka.

Przetrwanie tych wspomnień było również