Jika cacing tanpa kepala dapat menumbuhkan kembali memori, lalu di mana disimpan? Dan jika memori dapat dipulihkan, dapatkah ditransfer?
Studi tentang ingatan selalu menjadi topik aneh yang berdiri terpisah dalam sains. Pada 1950-an, profesor psikologi yang tidak dikenal James McConnell di University of Michigan menjadi berita utama (dan akhirnya menjadi selebriti ) dengan serangkaian eksperimen di planaria.- cacing pipih air tawar. Mereka mengagumi McConnell bukan hanya karena mereka memiliki, dalam kata-katanya, "jenis sistem saraf yang benar-benar sinaptik". Mereka juga “memiliki kemampuan regenerasi yang luar biasa. Dalam skenario terbaik, Anda dapat memotong cacing menjadi banyak bagian, hingga 50 bagian, "dan masing-masing akan dikembalikan ke" organisme yang utuh dan berfungsi penuh ".
Dalam percobaan awal cacing McConnell diajarkan dengan cara Pavlova menggabungkan kejutan listrik dengan senter. Akhirnya, cacing mulai bereaksi terhadap cahaya saja. Dan kemudian, ketika dia membelah salah satu cacing menjadi dua, sesuatu yang menarik terjadi. Kepala salah satu dari mereka tumbuh menjadi ekor, dan untuk alasan yang jelas tetap menyimpan ingatan tentang pelatihan. Mengejutkan bahwa ekor, yang telah menumbuhkan kepala dan otak, juga menyimpan memori pelatihan. Tetapi jika cacing tanpa kepala dapat menumbuhkan kembali memori, lalu di mana disimpan, McConnell bertanya-tanya. Dan jika memori dapat dipulihkan, dapatkah ditransfer?
Mungkin. Ilmuwan saraf Swedia Holger Hudenpada tahun 1960-an mengemukakan bahwa memori disimpan dalam sel saraf, khususnya dalam RNA, molekul tambahan yang menerima instruksi dari DNA dan mengikat ribosom bersama-sama untuk membuat protein - bahan penyusun kehidupan. McConnell, yang tertarik pada karya Huden, mencoba untuk menetapkan keberadaan molekul hipotetis, yang disebutnya "RNA memori", dengan mencangkok bagian tubuh planarian terlatih ke tubuh yang tidak terlatih. Ia mencoba untuk mentransfer RNA dari satu cacing ke cacing lainnya, tetapi menemukan kesulitan untuk mengambil bagian yang dicangkok. Akibatnya, ia beralih ke "jenis transfer jaringan yang lebih spektakuler - menelan." Planarian beruntung menjadi kanibal, jadi McConnell hanya bisa menggiling cacing terlatih dan memberi mereka makan kepada yang tidak terlatih. Planaria kekurangan asam dan enzim yang benar-benar merusak makanan, begitu harapnyabahwa beberapa RNA akan dapat berintegrasi ke dalam pemakan.
Hebatnya, McConnell melaporkanbahwa penyerapan cacing terlatih menyebabkan munculnya pengetahuan baru di kalangan yang tidak terlatih. Dalam eksperimen lain, dia mengajar planarian untuk berjalan melalui labirin, dan bahkan mengembangkan teknologi untuk mengekstrak RNA dari cacing terlatih untuk disuntikkan ke cacing yang tidak terlatih untuk mentransfer ingatan dari satu hewan ke hewan lain. Pada tahun 1988, McConnell pensiun, dan perlahan-lahan menghilang dari radar, dan karyanya dilupakan, dan disimpan di suatu tempat di pinggiran buku teks sebagai kisah peringatan yang lucu. Banyak ilmuwan hanya berasumsi bahwa invertebrata planarian tidak dapat dilatih dan menolak pekerjaan McConnell. Beberapa karya McConnell diterbitkan di majalahnya sendiri Worm Runner's Digest [sesuatu seperti "Race Worm Herald", terlepas dari kenyataan bahwa kata digest diterjemahkan sebagai "collection, messenger", dan cara "mencerna makanan" / kira-kira. terjemahan.] bersama dengan humor dan komik sci-fi. Akibatnya, hanya ada sedikit minat untuk mereplikasi eksperimennya.
Namun, belakangan karya McConnell mulai bangkit kembali . Mereka diambil oleh ilmuwan inovatif seperti Michael Levin, seorang ahli biologi di Universitas Tufts yang mengkhususkan diri dalam regenerasi anggota tubuh. Dia mereproduksi eksperimen pada pelatihan planarian untuk menemukan jalan keluar dari labirin dalam versi modern dan otomatis. Planaria juga mendapatkan popularitas baru - setelah Levin memotong ekor cacing dan menerapkan arus bioelektrik pada potongan tersebut , akibatnya cacing tersebut menumbuhkan kepala lain sebagai pengganti ekor. Levin kemudian menerima julukan lucu ini untuk "Frankenstein muda". Levin juga mengirimkan 15 cacing ke luar angkasa, salah satunya kembali secara tak terduga.dengan dua kepala. Levin dan rekan-rekannya menulis: "Mengejutkan bahwa setelah memotong cacing ini lagi dalam air, ia kembali menghasilkan fenotipe berkepala dua."
David Glantzman, seorang ahli saraf di Universitas California, Los Angeles, memimpin program penelitian lain yang menjanjikan. Baru-baru ini, dia dengan jelas mengingat eksperimen McConnell dengan ingatan - meskipun alih-alih planarian, Glanzman menggunakan aplysia , kerang yang disukai oleh ahli saraf karena sistem sarafnya yang relatif sederhana. Aplysias, juga disebut anjing laut berjanggut, adalah siput laut raksasa yang memuntahkan cairan tinta dan berenang dengan sayapnya yang seperti renda dan seperti gelombang.
Pada 2015, Glantsman menguji teori buku teks memori: memori disimpan dalam sinapsis yang menghubungkan neuron. Timnya mencoba untuk membuat dan menghapus memori Aplysia dengan secara berkala memukul kerang dengan kejutan listrik. Tujuannya agar gerakan refleks retraksi dari pipa pernapasan berbentuk siphon yang terletak di antara insang dan ekor dapat diperpanjang. Setelah pelatihan, para ilmuwan melihat sinapsis baru muncul antara neuron sensorik yang merasakan sentuhan dan neuron motorik yang memicu retraksi tubulus. Meningkatnya jumlah koneksi antara neuron setelah pelatihan tampaknya mendukung teori penyimpanan memori dalam koneksi sinaptik. Tim Glanzman mencoba menghapus ingatan ini dengan mengganggu koneksi sinaptik antar neuron. Setelah itu,ketika anggota tim Glanzman "mengingatkan" moluska untuk belajar dengan pelepasan berikutnya, mereka terkejut menemukan bagaimana hubungan sinaptik yang baru dan berbeda tumbuh di antara neuron. Setelah itu, moluska bertindak seolah-olah mereka ingat pelatihan peka yang sebelumnya mereka lupakan.
Koneksi sinaptik yang muncul sebagai hasil dari pelatihan menghilang, dan sebagai gantinya tumbuh koneksi yang baru dan sama sekali berbeda. Glanzman berpikir: jika memori disimpan setelah perubahan sinapsis seperti itu, maka mungkin memori tidak disimpan di dalamnya sama sekali. Eksperimen tersebut menyerupai plot dari film " Eternal Sunshine of the Spotless Mind ", di mana mantan kekasih, dalam upaya untuk melupakan satu sama lain, melalui prosedur penghapusan memori yang meragukan, tetapi ternyata itu tidak menghilang tanpa jejak. Di suatu tempat di benak mereka, mereka menyimpan rencana: bertemu di Montauk. Film tersebut sepertinya mengatakan bahwa ingatan tidak pernah hilang tanpa jejak, bahwa Anda selalu dapat kembali, bahkan ke orang dan tempat yang tampaknya terlupakan.
Terlepas dari penggambaran karikatur ilmu ingatan yang aneh, The Eternal Sunshine mungkin memilikinyatersandung pada hipotesis yang benar
Tetapi jika memori tidak disimpan dalam tautan sinaptik, di mana mereka disimpan? Hipotesis Glanzmann yang tidak populer adalah bahwa mereka dapat disimpan di inti neuron, di mana urutan DNA dan RNA memberikan petunjuk bagi kehidupan. Urutan DNA tetap dan tidak berubah, jadi sebagian besar kemampuan beradaptasi tubuh terletak pada mekanisme epigenetik yang fleksibel . Ini adalah proses yang mengarahkan ekspresi gen sebagai respons terhadap rangsangan lingkungan - terkadang dengan partisipasi RNA. Jika kita membayangkan DNA dalam bentuk buku catatan musik, maka mekanisme epigenetik yang melewati RNA adalah penyisipan dan pengaturan improvisasi; merekalah yang dapat terlibat dalam pembelajaran dan menghafal.
Mungkin ingatan hidup dalam perubahan epigenetik yang dipicu oleh RNA - molekul improvisasi yang menciptakan adaptasi protein pada kehidupan. Tim Glanzman kembali ke aplysias mereka dan melatih mereka selama dua hari untuk memperpanjang refleks retraksi. Mereka kemudian memotong sistem saraf mereka, mengekstraksi RNA yang membentuk memori pembelajaran, dan menyuntikkannya ke dalam alisi yang tidak terlatih, yang mereka alami keesokan harinya. Tim Glanzman menemukan bahwa RNA dari donor terlatih memicu pembelajaran, sementara RNA dari donor yang tidak terlatih tidak berpengaruh pada perilaku moluska. Mereka mentransfer ingatan, sebagian tapi pasti, dari satu hewan ke hewan lainnya. Dan mereka memiliki bukti kuat bahwa RNA bertanggung jawab atas transfer tersebut.
Sekarang Glanzman percaya bahwa sinapsis diperlukan untuk mengaktifkan memori, tetapi memori itu sendiri dikodekan dalam inti neuron melalui perubahan epigenetik. “Ini seperti pianis tanpa tangan,” kata Glanzman. "Dia tahu cara bermain Chopin, tapi dia membutuhkan tangannya untuk mewujudkan kenangan itu."
Karya Douglas Blakiston, seorang ilmuwan di Allen Discovery Center di Tufts University yang mempelajari ingatan pada serangga, melukiskan gambaran yang sama. Dia ingin tahu apakah kupu-kupu dapat mengingat sesuatu dari kehidupannya sebagai ulat, jadi dia memaparkannya ke etil asetat, diikuti dengan sengatan listrik. Setelah mendapatkan keengganan terhadap etil asetat, ulat menjadi kepompong, dan setelah menetas, kupu-kupu dewasa diuji untuk mengingat beberapa minggu kemudian. Anehnya, kupu-kupu dewasa mengingat semuanya - tetapi bagaimana caranya? Bagaimanapun, ulat, sebelum berubah menjadi kupu-kupu, menjadi sup sitoplasma. "Transformasinya sangat dahsyat," kata Blakiston. - Bagaimanapun juga, kita berpindah dari mobil merangkak ke mobil terbang. Tidak hanya tubuh, tetapi seluruh otak sedang dibangun kembali. "
Agak sulit untuk mempelajari dengan tepat proses apa yang terjadi di tubuh selama kepompong. Namun, sebagian neuron ulat dapat disimpan dalam apa yang disebut. tubuh jamur - sepasang struktur yang bertanggung jawab atas indera penciuman, yang pada banyak serangga terletak di sebelah antena. Dengan kata lain, bagian dari struktur tersebut dipertahankan. "Ini bukan sup," kata Blakiston. "Yah, pada dasarnya, sup, tapi dengan potongan-potongan." Selama kepompong, neuron hampir seluruhnya dihilangkan, dan sisanya sama sekali terputus dari yang lainnya. Koneksi sinaptik diserap dan kemudian dihubungkan ke neuron lain selama transformasi menjadi otak kupu-kupu. Blakiston, seperti Glanzman, membuat analogi dengan tangan: "Seolah-olah neuron dari kelompok kecil berpegangan tangan, lalu melepaskan satu sama lain dan mulai bergerak, setelah itu mereka terhubung dengan neuron lain di otak baru." Jika memori disimpan di mana,kemudian Blakiston percaya bahwa itu disimpan dalam subset neuron yang terletak di tubuh jamur - satu-satunya bahan yang diketahui ditransmisikan dari ulat ke kupu-kupu.
Pada akhirnya, terlepas dari penggambaran karikatur ilmu memori yang aneh, Eternal Sunshine mungkin telah menemukan hipotesis yang benar. Pertama, Glanzman dan Blackston yakin eksperimen mereka membawa kabar baik bagi penderita Alzheimer . Kedua, adalah mungkin untuk memperbaiki koneksi saraf yang rusak sehingga neuron dapat menemukan jalan kembali ke ingatan yang hilang - mungkin di bawah bimbingan RNA yang sesuai.