Mózg zbudowany jest z dwóch rodzajów tkanki: istoty szarej i istoty białej. Naukowcy związani z różnymi dziedzinami neuronauk i zajmujący się problematyką uczenia się i pamięci koncentrowali dotychczas swoją uwagę głównie na roli synaps między neuronami (znajdującymi się w istocie szarej) i w związku z tym przeważnie ignorowali znaczenie tkanki glejowej oraz włókien nerwowych (składających się na istotę białą mózgu) w przebiegu procesów uczenia się i zapamiętywania.
Wyniki badań finansowanych przez Narodowy Instytut Zdrowia Dziecka i Rozwoju Człowieka (NICHD) wskazują, że istota biała odgrywa ważniejszą rolę w uczeniu się, niż wcześniej sądzono.

Hamidi: Dr Douglas Fields pracuje jako neurobiolog w Narodowym Instytucie Zdrowia Dziecka i Rozwoju Człowieka. Badania prowadzone pod jego kierunkiem wykazały, że istota biała może odgrywać ważniejszą rolę w uczeniu się, niż wcześniej przypuszczano.

Dr Fields: Mózg jest zbudowany z dwóch rodzajów tkanki: istoty szarej i istoty białej. Jak wiemy istota szara jest warstwą powierzchniową mózgu, w której umieszczone są ciała komórek nerwowych, synapsy i dendryty, ale połączenia między komórkami nerwowymi są możliwe dzięki aksonom (pełniącym funkcję podobną do kabli telekomunikacyjnych) i to istota biała mózgu, na którą składa się miliony wiązek aksonów, zespala neurony i istotę szarą.

Hamidi: Tradycyjnie uczenie się było rozumiane jako funkcja nowych połączeń synaptycznych i połączeń powstających między neuronami w zależności od wzorca pobudzenia neuronalnego, czyli - jak powiedzą neurobiologowie - zgodnie z zasadą, że między neuronami w stanie wzbudzenia powstają nowe połączenia.

Dr Fields: I to wskazuje na podstawowy mechanizm uczenia się, który polega na tym, że  między neuronami w stanie wzbudzenia powstają nowe połączenia. Psy Pawłowa są tu dobrym przykładem; jedzenie podawano im równocześnie z dźwiękiem dzwonka, tak by neuron odpowiedzialny za ślinienie uwarunkować w ten sposób, by odpowiadał również na dźwięk dzwonka. Między neuronami w stanie wzbudzenia powstają nowe połączenia.

Hamidi: W dalszym ciągu bez odpowiedzi pozostaje pytanie, co ma z tym wspólnego istota biała i mielina? Aby umożliwić neuronom osiągnięcie równoczesnego stanu wzbudzenia, impulsy także muszą przybyć do neuronów równocześnie. W dużych mózgach odległość między neuronami może być całkiem spora i aby pomóc neuronom w osiągnięciu równoczesnego stanu wzbudzenia, szybkość przesyłania impulsu musi zostać odpowiednio zwiększona.

Dr Fields: I to mielina kontroluje szybkość przesyłu impulsów w mózgu. Dzięki mielinie szybkość przewodzenia impulsu zwiększa się stukrotnie.

Hamidi: Zwiększanie szybkości przewodzenia impulsu nerwowego jest oczywiście ważne, ale musimy również pamiętać, że szybciej nie zawsze znaczy lepiej. Bardziej istotna - na co zwraca uwagę dr Fields - jest synchronizacja wzbudzenia neuronów...

Dr Fields: I teraz zaczynamy zdawać sobie sprawę, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z wyższymi czynnościami poznawczymi, że szybkość przewodzenia impulsu nerwowego między różnymi obszarami mózgu, zaangażowanymi w przebieg złożonych funkcji poznawczych, musi zostać zsynchronizowana i zoptymalizowana, podobnie jak w przypadku sterowania ruchem pociągów na magistrali kolejowej.

Hamidi: Neurobiologowie zainteresowani badaniem procesu uczenia się używają różnych metod  badawczych. Jedną z takich metod, używanych do badania ludzkiego mózgu, jest nieinwazyjne neuroobrazowanie. Jak tłumaczy dr Fields, pierwotnie naukowcy znowu skupili całą uwagę na istocie szarej, gdzie znajduje się większość neuronów.

Dr Fields: Ale w końcu stało się oczywiste, że zmiany zachodziły również w istocie białej. A więc to dzięki nowym metodom obrazowania mózgu ludzkiego udało się wykazać zmiany zachodzące w istocie białej, zarówno te o charakterze patologicznym, jak i te związane z przyrostem zdolności. Na przykład nauka gry na pianinie jest związana z rozrostem istoty białej w określonych szlakach nerwowych związanych z zaangażowanymi w ten proces czynnościami psychicznymi, takimi jak słuch muzyczny czy koordynacja ruchów palców.

Hamidi: Badania prowadzone przez dr Fieldsa pozwoliły zademonstrować na poziomie komórkowym, że nabyte doświadczenie doprowadza do zmian w mielinie, co jest dowodem, że istota biała jest zaangażowana w proces uczenia się.

Dr Fields: Te komórki glejowe, które wytwarzają mielinę, były z naszej strony obiektem szczególnego zainteresowania i nasza prace wykazały, że kiedy generowaliśmy impulsy w aksonach, zwiększała się ilość mieliny.

Hamidi: Ogólnie rzecz biorąc, wydaje się że neurobiologowie uczą się, że istota biała naprawdę jest istotna. Aby uzyskać więcej informacji odnośnie do badań dr Fieldsa zachęcamy do odwiedzenia strony internetowej http://nsdps.nichd.nih.gov/ . Za uwagę dziękuje Anahita Hamidi, Narodowe Instytuty Zdrowia, Bethesda, Maryland.

[Tłumaczenie i opracowanie: C. O. Reless. Przedruk za zgodą National Institutes of Health]

Źródło:
White Matter and Learning in the Brain