Το ερώτημα αν γεννιόμαστε με έναν εγκέφαλο σχεδόν άδειο, μια tabula rasa στην οποία οι νευρώνες αρχίζουν να γράφουν μόνο μετά τη γέννηση, ή αν λειτουργεί εξαρχής ως μια tabula plena, δηλαδή μια ήδη γραμμένη πλάκα που στη συνέχεια ξαναγράφεται και οργανώνεται, αποτελεί ένα από τα πιο συναρπαστικά πεδία της νευροεπιστήμης. Σε αυτό το αίνιγμα επιχείρησαν να απαντήσουν ερευνητές από το Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας, εστιάζοντας στον ιππόκαμπο, την περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τη μνήμη, τη μάθηση και τον χωρικό προσανατολισμό.
Η επιστημονική ομάδα, με επικεφαλής τους Peter Jonas και Victor Vargas-Barroso, εξέτασε το νευρωνικό δίκτυο CA3 του ιππόκαμπου, το οποίο φημίζεται για τη μεγάλη του πλαστικότητα και την ικανότητα να κωδικοποιεί, να αποθηκεύει και να ανακαλεί αναμνήσεις. Στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, οι επιστήμονες θέλησαν να συγκρίνουν δύο βασικά αναπτυξιακά μοντέλα. Το πρώτο, της tabula rasa, υποθέτει ότι κατά τη γέννηση υπάρχουν ελάχιστες νευρωνικές συνδέσεις οι οποίες δημιουργούνται σταδιακά μέσω των εμπειριών. Το δεύτερο μοντέλο, γνωστό ως μοντέλο του «κλαδέματος» (pruning), υποστηρίζει το ακριβώς αντίθετο: ότι ο εγκέφαλος ξεκινά με μια τεράστια αφθονία συνάψεων, οι οποίες στη συνέχεια μειώνονται, αφήνοντας λιγότερες αλλά πιο εξειδικευμένες συνδέσεις.
Για να ελέγξουν ποια θεωρία ευσταθεί, οι ερευνητές μελέτησαν ποντίκια σε τρία διαφορετικά ηλικιακά στάδια: αμέσως μετά τη γέννηση (7-8 ημερών), στην εφηβεία (18-25 ημερών) και στην ενηλικίωση (45-50 ημερών). Εφαρμόζοντας την εξειδικευμένη τεχνική patch-clamp (καθήλωση του διαμεμβρανικού δυναμικού), κατέγραψαν με απόλυτη ακρίβεια τα ηλεκτρικά σήματα που μεταδίδονται από τα άκρα των νευρώνων, όπου απελευθερώνονται οι νευροδιαβιβαστές, έως τους δενδρίτες, τις διακλαδώσεις που δέχονται τα μηνύματα.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δικαίωσαν πανηγυρικά το μοντέλο του «κλαδέματος». Τα νεογέννητα ποντίκια εμφάνισαν μια τεράστια υπεραφθονία συνδέσεων ανάμεσα στους νευρώνες CA3. Καθώς όμως τα ζώα ωριμάζαν, ο αριθμός αυτών των συνδέσεων μειωνόταν δραστικά, με αποτέλεσμα το δίκτυο να γίνεται πιο οργανωμένο, λιγότερο τυχαίο και σαφώς πιο εξειδικευμένο. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι στα νεαρά ποντίκια οι μεμονωμένες συνάψεις ήταν τόσο ισχυρές που μπορούσαν να πυροδοτήσουν νευρωνικά σήματα από μόνες τους, ενώ στα ενήλικα ζώα απαιτούνταν ο συνδυασμός πολλών ασθενέστερων εισόδων για να ενεργοποιηθεί ένας νευρώνας. Η μικροσκοπική ανάλυση επιβεβαίωσε ότι με την πάροδο του χρόνου οι άξονες των νευρώνων γίνονταν μικρότεροι και λιγότερο διακλαδισμένοι, ενώ οι δενδρίτες μεγάλωναν και αποκτούσαν μεγαλύτερη πυκνότητα.
Τα συμπεράσματα αυτά αποδεικνύουν ότι, τουλάχιστον στο επίπεδο των τρωκτικών, ο νεογνικός εγκέφαλος προσομοιάζει περισσότερο σε μια tabula plena παρά σε μια tabula rasa. Αν και το κατά πόσο η ίδια ακριβώς διαδικασία επαναλαμβάνεται στον ανθρώπινο ιππόκαμπο παραμένει ένα ανοιχτό ερώτημα –καθώς οι μοριακοί μηχανισμοί που καθοδηγούν το «κλάδεμα» των συνάψεων δεν έχουν ακόμη αποκρυπτογραφηθεί πλήρως– η μελέτη αλλάζει τα δεδομένα. Μπορεί η παιδική αμνησία να μας εμποδίζει να θυμηθούμε τις πρώτες μέρες της ζωής μας, όμως αυτό δεν σημαίνει σε καμία περίπτωση ότι ο εγκέφαλός μας ξεκίνησε το ταξίδι του ως ένας άδειος πίνακας.