Пам’ять є дуже важливим феноменом. Крім безпосереднього біологічного значення – навчання, здатності до адаптації, ґрунтованої на попередньому досвіді, пам’ять є компонентом нас як особистостей. Втрата спогадів змінює нас; повне ж її зникнення внаслідок нейродегенеративних процесів може супроводжуватись руйнуванням особистості.

Пам’ять, що цікаво, – це не лише те, що ми можемо пригадати та розповісти. Така називається явною, експліцитною або декларативною. В ній виділяють епізодичну (події) та семантичну (факти) форми. Інший же тип пам’яті – прихована, імпліцитна, недекларативна. Найбільш очевидним її прикладом є моторне навчання, наші навички та вміння. Якщо ви вмієте їздити на велосипеді чи кататися на лижах, ви цьому колись навчилися. Але цей досвід не можна виразити та передати іншим за допомогою слів.

Ми досі не дуже розуміємо, як пам’ять працює, та де вона криється. Проте, домінантною точкою зору є те, що інформація “записується” нервовою системою в структурі синаптичних зв’язків між нейронами. Тому, навчання притаманне усім, хто має хоча б примітивну нервову систему. Звісно, в таких порівняно простих організмів не йде мова про існування декларативних спогадів. Тим не менш, пам’ять є.

А як щодо організмів без нервової системи? Одними з організмів, що інтригують вчених, є слизовики. Це еукаріоти, які значну частину життєвого циклу існують у ніби одноклітинному стані, утворюючи багатоядерну “клітину” – плазмодій. Здавалося б, про яку поведінку організму із назвою “слизовик” може йти мова. Проте, спостереження за їхнім життям виявило здатність використовувати джерела поживних речовин, уникати небезпеки та захищатися від хижаків.

Учені проаналізували, як слизовик Physarum polycephalum реагує на джерело поживних сполук. Його тіло складається з мережі трубочок різного діаметру. Виявилося, що їхній діаметр може збільшуватися або зменшуватися, причому стовщення відбувається, наприклад, у відповідь на пред’явлення “їжі”. Причому, це не просто ріст під впливом нутрієнтів – трубки, що розташовані далеко від їхнього джерела зазнають стоншення, тобто відбувавається ніби перебудова ієрархії. Така реорганізація триває набагато довше, ніж споживається харчовий ресурс. Відтак, це розглядається як своєрідна пам’ять про розташування “смаколика”.

Учені виявили і клітинний механізм таких перебудов. Під дією харчового стимулу в цитоплазму виділяється сполука, що розм’якшує клітинну стінку,відтак сприяє її розширенню.

Але пам’ять – це не лише запам’ятовування, а й пригадування. Чи впливають зареєстровані перебудови на майбутню поведінку слизовика? Виявилося, що так. Зміни діаметру тих трубок, що раніше були ближче до поживних речовин, відрізнялися від тих, що тривалий час були далеко. Нові випадки контакту із харчовими стимулами ніби накладаються на попередні “спогади”.

Автори зазначають, що виявлений ними механізм певною мірою відтворює такі складні феномени діяльності нервової системи як синаптична пластичність та навчання на основі підкріплення, що є вкрай неочікуваним для одноклітинного організму. А отримані знання можна буде використовувати при розробці чогось на зразок м’яких роботів, про яких ми писали раніше.

Джерело: Kramar M, Alim K. Encoding memory in tube diameter hierarchy of living flow network. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Mar 9;118(10):e2007815118. doi: 10.1073/pnas.2007815118