01 февруари 2023
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Обучение без нервни клетки

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 08 декември 2022 в 00:01 10960
Обикновен градински грах може да се обучава, въпреки че няма неврони. Кредит: brookpeterson / Flickr (CC BY-ND 2.0)

Дълго време се приемаше, че асоциативното обучение се основава на промени в синаптичните връзки между невроните.

Скорошни изследвания върху растения, обучени в лабиринт, обаче показват, че растенията са способни на истинско асоциативно обучение.

Растенията нямат неврони, така че това ново откритие показва, че асоциативното обучение може да се осъществи без нервни клетки. Като се имат предвид 2,7 милиарда години общ произход на растенията и хората, това предполага, че обучение без участието на неврони може да се прояви и при хората.

Някои отдавна приети истини за мозъка имат начин в крайна сметка да се окажат неверни.

Например, противно на по-ранните вярвания, неврогенезата (растежът на нови неврони) се случва в мозъците на възрастни, както и в развиващите се мозъци [1]. И се оказва, че пиенето на алкохол изглежда не убива мозъчните клетки, както се предполагаше преди [2]. И накрая, томографски изследвания показват, че използваме много повече от 10 процента от мозъка си.[3]

Но има една твърда „истина“, която — доскоро — никога не е била оспорвана: че ученето се случва само в невроните, по-специално чрез постоянни промени в синаптичните връзки между различните неврони.

Интригуващата идея, че обучението може да се случи без неврони, не идва от животинския свят (който включва хората), а от растителното царство.

Безневронно обучение

Моника Галиано (Monica Gagliano) и колегите ѝ от Университета на Западна Австралия, пишейки в престижното списание Nature, демонстрират, че асоциативното обучение се случва в организми, напълно лишени от неврони, като обикновен градински грах. [4]

В проучването на Галиано и колегите ѝ градинският грах е обучен в Y лабиринт, където условен стимул (CS) под формата на вентилатор, който стимулира механорецепторите на граха, е съчетан с безусловен стимул (US), осветяване със синя светлина (който стимулира растителните хромофорни фоторецептори).

Обикновено кълновете на растенията показват вродена безусловна реакция (UR) към присъствието на светлина, като те нараствт към източници на светлина чрез добре документиран процес, наречен фототропизъм. Но чрез сдвояване на CS с US за период от три дни, изследователите предисвикват повечето от растенията в експерименталната група (случайни контроли не получават сдвояване CS/US) да растат към ръкав в Y лабиринта, където са били CS и US сдвоени, дори когато светлината е присъствала в другия ръкав на лабиринта по време на периоди на „нетренировка“ (с други думи, по време на нормална дневна светлина).

Тези резултати показват за първи път, че асоциативното обучение може да се осъществи извън невроните (тъй като растенията нямат неврони). Авторите предполагат, че научените асоциации в растенията са кодирани в устойчиви "епигенетични" промени в сигнализирането между различни молекули и клетки в растенията, но не посочват никакви специфични механизми.

Протокол за обучение и тестване на асоциативното учене при грахови кълнове. (А) По време на обучението кълновете са изложени на въздействието на вентилатор [F] и светлина [L] на един и същи ръкав (i) или на противоположния ръкав (ii) на Y-лабиринта. Вентилаторът служи като условен стимул (CS), а светлината - като безусловен стимул (US). По време на тестовете с излагане само на вентилатор са разграничени две категории реакции. Правилен отговор: Кълновете растат в ръкава на лабиринта, където светлината е "предсказана" от вентилатора [зелена стрелка; iii (съответстващ на сценарий i) и iv (съответстващ на сценарий ii)]; Неправилен отговор: Кълновете растат в ръкава на лабиринта, където светлината не е "предсказана" от вентилатора (черна стрелка; iii и iv). (B) Кълновете са обучавани в продължение на три последователни дни преди тестването. Всеки ден на обучение се състои от три двучасови тренировки, разделени с едночасови интервали. 90-минутната CS предхожда с 60 минути 60-минутната US, така че да има 30-минутно застъпване. (i). По време на еднодневната сесия за тестване кълновете са изложени само на вентилатор в продължение на три 90-минутни сесии (ii). Кълновете от контролната група са оставени необезпокоявани (без вентилатор, без светлина; iii). Кредит: Gagliano et al. [4]

Въпреки че тези констатации преобръщат нашите представи за това как се случва обучението и представляват забавен факт за разговори, имат ли те някакво значение за обучението и паметта при хората?

"Според мен да", казва д-р Ерик Хаселтайн (Eric Haseltine), невролог и автор на статията, представяща проучването в Long Fuse, Big Bang.

"Казвам това, защото природата е изключително елегантна, използвайки едни и същи принципи във всички живи организми, независимо дали тези организми са бактерии, археи, растения, животни или дори вируси. Генетичното наследяване чрез ДНК/РНК е често срещано във всички форми на живот, както и фенотипната експресия чрез включване и изключване на гени. Химическото сигнализиране между всички живи клетки, независимо дали е хормонално, феромонално, неврохимично или имунологично, възниква предимно чрез стереохимия и конформационни състояния (т.е. относителните форми на сигналните молекули и съответните клетъчни хеморецептори)", обяснява Ерик Хаселтайн.

Предците на растенията и хората са били едни и същи допреди един милиард години, така че като се има предвид, че животът се е зародил на Земята преди 3,7 милиарда години, предците на хората и бананите са били повече или по-малко идентични в продължение на 2,7 милиарда години. Ето защо днес има 60 % припокриване в човешките и банановите гени. [5]

По този начин, като се има предвид стратегията на природата за повторно използване на това, което работи в един организъм в много други организми, е напълно разумно да се предположи, че - както при растенията грах - някои форми на обучение при животни и хора се случват извън нервната система.

Възможна подкрепа за тази идея може да се намери в констатацията на Галиано и колегите ѝ, че асоциативното обучение в растенията показва характеристика, която се среща и в обучението на животни и хора, по-специално, че организмите, независимо дали са растения, животни или хора, учат по-добре по време на дневната част от техния циркаден цикъл, отколкото през нощта. [4] [6] Въпреки че споделеното значение на биоритмите при формирането на нови спомени може да бъде пример за конвергентна еволюция (еволюира отделно при растенията и животните в отговор на споделена среда), може също да произтича от характеристика, която общите предци на растенията и хората са придобили през периода от 2,7 милиарда години, през който тези предци са били изложени на ежедневни цикли светлина-тъмнина.

Възможността обучението при растенията и хората да има поне някои неневронни основи открива изцяло нова област на невронауката и може да доведе до по-дълбоко разбиране на паметта и обучението, а вероятно и до нови методи за лечение на нарушенията в обучението и паметта.

Важно е да сме отворени за подобни възможности и да останем смирени пред удивителната сложност на природата.

Справка:

1) Adult Neurogenesis in the Mammalian Brain: Significant Answers and Significant QuestionsNatureGuo-li Ming and Hongjun Song
Neuron. 2011 May 26; 70(4): 687–702.
doi: 10.1016/j.neuron.2011.05.001
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3106107/#:~:text=Adult%20n….

2) Do alcoholics drink their neurons away?
G B Jensen, B Pakkenberg et al.
Lancet. 1993 Nov 13;342(8881):1201-4.PMID: 7901529 DOI: 10.1016/0140-6736(93)92185-v 

3) Busting a brain myth: We really do use 100 percent of our brains, Johns Hopkins University. https://hub.jhu.edu/2014/07/24/busting-a-brain-myth/

4) Gagliano, M., Vyazovskiy, V., Borbély, A. et al. Learning by Association in Plants. Nature Sci Rep 6, 38427 (2016). DOI: https://doi.org/10.1038/srep38427 

5) How Much DNA Do Humans Share With Other Animals and Plants?, DNA test

6) Circadian Regulation of Hippocampal-Dependent Memory: Circuits, Synapses, and Molecular Mechanisms
Kaitlin H. Snider et al.
Neural Plasticity Volume 2018 | Article ID 7292540 | https://doi.org/10.1155/2018/7292540

Източник: New Research Indicates Learning Can Take Place Without Neurons, Eric Haseltine Ph.D.
Long Fuse, Big Bang


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.