Πόσα γονίδια χρειάζονται για να μάθουν; Μαθήματα από θαλάσσιες γυμνοσάλιαγκες

Το Sea Slug, Aplysia Californica, έχει μελετηθεί για το απλό νευρικό της σύστημα και την ικανότητά της για μάθηση. Οι ερευνητές μπορούν να εκπαιδεύσουν την Aplysia για να συσχετίσουν ένα ήπιο ηλεκτροπληξία με ένα άγγιγμα στο σιφόνι του, προκαλώντας το ζώο να αποσύρει το βράχο του όταν είναι άγγιξε. Αυτή η συσχετιστική μάθηση είναι μια βασική μορφή μνήμης και απαιτεί τη δραστηριότητα μιας συγκεκριμένης ομάδας νευρώνων στον εγκέφαλο της Aplysia, γνωστή ως αισθητήρα του αισθητήρα.

Το κύκλωμα αισθητήρα αποτελείται από αισθητήριους νευρώνες, interneurons και κινητικούς νευρώνες. Οι αισθητηριακοί νευρώνες λαμβάνουν το σήμα από την αφή και τα interneurons επεξεργάζονται το σήμα και το αναμεταδίδουν στους κινητικούς νευρώνες. Οι κινητικοί νευρώνες στέλνουν στη συνέχεια ένα σήμα στο βράχο, προκαλώντας την απόσυρση του.

Προκειμένου να συμβεί η συσχετιστική μάθηση, η δραστηριότητα των αισθητήριων νευρώνων πρέπει να συνδέεται με τη δραστηριότητα των κινητικών νευρώνων. Αυτό επιτυγχάνεται με μια διαδικασία που ονομάζεται μακροπρόθεσμη δυναμική (LTP), η οποία αυξάνει τη δύναμη των συνάψεων μεταξύ των νευρώνων.

Το LTP είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει έναν αριθμό γονιδίων, καθένα από τα οποία παίζει συγκεκριμένο ρόλο στη ρύθμιση της έκφρασης του LTP. Για παράδειγμα, ένα γονίδιο, CREB1, κωδικοποιεί έναν παράγοντα μεταγραφής που προάγει την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στο LTP. Ένα άλλο γονίδιο, pka, κωδικοποιεί μια κινάση που ενεργοποιεί το CREB1.

Έτσι, η απάντηση στην ερώτηση "Πόσα γονίδια χρειάζεται για να μάθουν;" δεν είναι ένας μεμονωμένος αριθμός, αλλά ένα πολύπλοκο δίκτυο γονιδίων που αλληλεπιδρούν για να ρυθμίσουν τη διαδικασία της συσχετιστικής μάθησης.