Is het mogelijk om herinneringen op te slaan in andere delen van het lichaam naast de hersenen?

Ons brein is niet alleen verantwoordelijk voor het beheer van alle biologische functies die in het lichaam plaatsvinden, maar het is ook verantwoordelijk voor het opslaan van al onze herinneringen, toch? Want volgens Arielle Duhaime-Ross van The Verge lijkt een recent gepresenteerde studie te wijzen op de mogelijkheid - op dit moment vrij afgelegen - dat de rest van het lichaam herinneringen kan vasthouden, en de implicaties zouden enorm zijn.

Volgens Arielle werd deze theorie voor het eerst voorgesteld door James V. McConnell, een gerenommeerde onderzoeker aan de University of Michigan die in de jaren zeventig beroemd werd na het presenteren van een studie waarin hij suggereerde dat herinneringen ook buiten konden bestaan zelfs worden overgedragen tussen verschillende organismen.

Voorloper van het idee

In 1959 probeerde McConnell aan te tonen dat het mogelijk was om herinneringen op te slaan in cellen buiten de hersenen. Hiervoor koos hij ervoor om planarians te gebruiken in zijn experimenten, omdat deze kleine wormen begiftigd zijn met een centraal zenuwstelsel - met een brein gecentreerd op hun kleine kopjes - en kunnen worden getraind om bepaalde acties uit te voeren. En het meest interessante is dat de dieren zich kunnen herinneren wat ze leren.

Volgens Arielle hebben planarians bovendien een verbazingwekkende capaciteit voor regeneratie, en wanneer ze bijvoorbeeld worden onthoofd, kunnen lichamen in ongeveer twee weken nieuwe functionele koppen produceren - hersenen en alles -. Dus na het trainen van een groep planariërs, hakte McConnell hun kleine kopjes af en wachtte tot anderen zouden "ontkiemen" uit de onthoofde lichamen.

De bedoeling van de onderzoeker was om erachter te komen of, nadat het lichaam van de worm een ​​nieuw hoofd had gegenereerd, het herinneringen had voorafgaand aan de onthoofding. Verrassend bleek uit de analyse van McConnell dat de nieuwe dieren sommige gedragingen leken te herinneren die de onderzoeker aan het begin van het experiment had geleerd, wat suggereert dat andere weefsels buiten het hoofd ook de mogelijkheid hebben om informatie op te slaan.

Zoals Arielle uitlegde, veroorzaakte de studie opschudding onder leden van de wetenschappelijke gemeenschap en trok destijds veel persaandacht. Verschillende media hebben artikelen gepubliceerd over het werk van McConnell en de wetenschapper is zelfs in verschillende tv-shows verschenen.

kannibalisme

McConnell voerde later een nieuwe studie uit - en deze schokte uiteindelijk iedereen voorgoed en gaf de onderzoeker zelfs een moordaanslag. Bekend als het "kannibalisme-experiment", wilde de wetenschapper in dit tweede onderzoek de theorie testen dat herinneringen chemisch konden worden overgedragen van de ene planar op de andere door wat hij geheugen-RNA noemde.

In het tweede experiment scheidde McConnell twee groepen planeten en trainde slechts één van hen. De wetenschapper onthoofde vervolgens de getrainde dieren en voedde de ongetrainde groep met stukjes van hun lichaam. En het is niet zo dat, volgens de onderzoeker, de ongetrainde wormen - die waren gevoed met de getrainde planariërs - enig gedrag begonnen te reproduceren van de dieren die ze hadden verslonden!

Ondanks de ongelooflijke resultaten van McConnell werd de studie echter door de wetenschappelijke gemeenschap sterk sceptisch ontvangen. Veel onderzoekers betwijfelden het experiment en de gebruikte methode en beweerden dat er geen mechanisme was om uit te leggen wat McConnell beweerde te hebben waargenomen in het laboratorium.

Talloze onderzoekers - van verschillende instellingen - hebben geprobeerd de experimenten te herhalen om het werk van McConnell ten slotte in diskrediet te brengen. En hoewel sommigen sommige resultaten hebben kunnen repliceren, hebben vele anderen niet dezelfde conclusies getrokken en wordt het werk van de wetenschapper beschuldigd van mislukking en vergeten.

De claims van McConnell werden echter nooit volledig afgewezen en Michael Levin, een gerenommeerd onderzoeker aan de Tufts University, besloot het werk te hervatten en de eerste studie van McConnell te herhalen.

Het oprapen van het strenggaren

Zoals Levin heeft uitgelegd, geloofde McConnell dat geheugen een chemische basis heeft in de vorm van een stof die door het hele lichaam wordt verspreid. En aangezien hij gelijk had, betekent dat dat in het geval van planariërs hersenen in staat zouden zijn om herinneringen op te slaan in chemische structuren die kunnen worden overgedragen naar andere delen van het lichaam.

Bovendien vormen deze chemische structuren een soort code voor herinneringen die in een oneindig aantal situaties kunnen worden gebruikt, en andere organismen zouden ze kunnen absorberen en decoderen. Het voorgestelde McConnell-idee is echter in tegenspraak met alle eerdere concepties van geheugen.

Tegenwoordig is de consensus dat herinneringen worden opgeslagen in neurale netwerken die aanwezig zijn in de hersenen, dat wil zeggen in verbindingen waarmee informatie kan worden overgedragen van het ene neuron naar het andere. Het probleem is dat niemand precies kan vertellen hoe herinneringen worden gecodeerd en gedecodeerd in de hersenen, noch kunnen ze precies aangeven waar ze zijn opgeslagen.

Vernieuwd experiment

Na 4 jaar en een investering van meer dan $ 1 miljoen om het experiment van McConnell te recreëren en te verbeteren, presenteerde Levin een rigoureus gedocumenteerd nieuw onderzoek waarin hij een methode gebruikte die door andere wetenschappers zou kunnen worden gerepliceerd. Onderdeel van de inspanning was zelfs de ontwikkeling van apparatuur die training en monitoring van de voortgang van planarians mogelijk maakt zonder menselijke tussenkomst.

Levin ontwikkelde ook een strikt trainingsprotocol - waardoor hij planariërs leerde sneller voedsel te vinden. En na het trainen van de dieren werden hun hoofden afgesneden en twee weken later brachten de wetenschappers de geregenereerde huisdieren opnieuw in de machine om te zien of ze in staat waren sneller te leren of om enig bewijs te tonen dat ze wat opgeslagen geheugen in zich hadden.

En weet je wat de resultaten toonden? De onderzoekers merkten op dat terwijl planariërs die niet werden onthoofd en geen training kregen enige tijd nodig hadden om het voedsel te vinden, degenen met hun hoofd geregenereerd direct naar het voedsel gingen.

speculaties

Volgens Arielle gelooft Levin dat herinneringen buiten de hersenen kunnen worden opgeslagen dankzij elektrische ladingen die worden gegenereerd door cellen in de rest van het lichaam. Andere onderzoekers hebben gesuggereerd meer mechanismen, zoals de deelname van wat wetenschappers "kleine RNA's" noemen - of kleine moleculen die verantwoordelijk zijn voor het begeleiden van modificaties in andere RNA's als ze volwassen worden.

Zoals ze verklaarden, verandert wanneer planarians iets nieuws leren, hun hersenchemie, en het is mogelijk dat deze wijzigingen kleine RNA's beïnvloeden. En omdat deze moleculen van cel naar cel kunnen migreren, kunnen ze uiteindelijk worden opgenomen door stamcellen en zo in de lichamen van onthoofde planarians blijven totdat ze hun hoofd weer regenereren.

Op deze manier zouden moleculen naar het nieuwe brein migreren en de chemie ervan veranderen, waardoor dieren bepaalde gedragingen sneller kunnen leren. In dit geval zou het geen herinnering zelf zijn, opgeslagen buiten de hersenen. Het zou het geval zijn dat kleine RNA's - in zekere zin - de hersenen van dieren voorbereiden, waardoor ze sommige acties gemakkelijker kunnen leren.

Enthousiasme en meer scepsis

Volgens Arielle werden de resultaten van Levin met veel enthousiasme ontvangen door de media en verschillende media - zoals National Geographic, Scientific American, Wired UK, NPR etc. - gepubliceerde artikelen over de bevindingen. Anderzijds reageerde de wetenschappelijke gemeenschap iets voorzichtiger, met zeer uiteenlopende meningen.

Hoewel veel onderzoekers de ontwikkelde methodologie en het protocol hebben geprezen, hebben anderen beweerd dat de experimenten van Levin nog niet voldoende zijn om te bewijzen dat specifieke herinneringen buiten de hersenen kunnen worden opgeslagen en overgedragen. Volgens sommige experts had Levin wormen onder meer variabelen moeten evalueren en andere manieren moeten gebruiken om diertraining te stimuleren.

Zoals ze zeiden, is het mogelijk dat het gedrag van onthoofde wormen het gevolg is van stress, en verder testen zou nodig zijn om de resultaten te vergelijken. Daarom moet, net zoals meer dan 40 jaar geleden gebeurde, de discussie over de experimenten opnieuw worden voortgezet.

uitdagingen

Op dit moment is het niet eenvoudig om de bevindingen van Levin uit te leggen, en wetenschappers zullen bereid zijn te bewijzen dat, net als bij McConnell, er ook fouten zijn in zijn onderzoek. Trouwens, wie zorgt ervoor dat planariërs niet de enige zenuwachtige wezens zijn die in staat zijn om herinneringen buiten de hersenen op te slaan?

Wat meer is, als deze mogelijkheid niet uniek is voor planarians, werkt de opslagmethode mogelijk alleen om eenvoudiger informatie op te slaan, niet om complexere herinneringen.

Maar ... Wat als?

Als het mogelijk is om Levin's studie te reproduceren door dezelfde resultaten te verkrijgen, en het blijkt dat het vermogen om herinneringen op te slaan in andere delen van het lichaam naast de hersenen niet uniek is voor planariërs, zouden de evolutionaire implicaties van deze ontdekking enorm kunnen zijn.

Het onderzoek van Levin kan de manier waarop we geheugen begrijpen volledig veranderen en kan leiden tot de ontwikkeling van geneesmiddelen voor ziekten zoals Alzheimer, bijvoorbeeld. Immers, als herinneringen buiten de hersenen worden opgeslagen, betekent dit mogelijk dat ze gedeeltelijk of volledig kunnen worden hersteld door behandelingen op basis van stamcellen.

Bovendien zou het onderzoek kunnen leiden tot de ontdekking van een manier om de regeneratie van geamputeerde organen of ledematen bij de mens te activeren en nieuwe methoden voor het opslaan van gegevens en zelfs biologische herinneringen in computers mogelijk te maken.

Deze technologie kan op zijn beurt het mogelijk maken om informatie in verschillende celtypen op te slaan en misschien om robotprotheses te maken waarvan de onderdelen intelligent zijn en onafhankelijk van elkaar werken. Volgens Arielle kunnen apparaten op deze manier fouten in sommige componenten omzeilen en zelf reparaties uitvoeren.