I běžné buňky našeho těla, mimo nervový systém, dokážou reagovat na podněty, "učit se" z nich a následně si je "pamatovat". Co tento přelomový objev znamená pro medicínu a proč se vlastně naše tělo učí myslet samo za sebe?
Zjednodušeně řečeno — buňky si „pamatují“, jak často a v jakých intervalech dostávají signál, a podle toho mění své chování. Stejné principy, které pomáhají studentům při efektivním učení, platí i na buněčné úrovni.
Když buňky studují jako lidé
Každý, kdo se někdy učil na zkoušku, zná pojem „rozložené opakování“. Mnoho krátkých sezení je účinnější než jedno dlouhé.
Tento princip – tzv. spacing effect – vědci už dlouho znají z psychologie a neurovědy. Nová studie, publikovaná v časopise Nature Communications, ale ukazuje, že „spacing effect“ funguje i mimo mozek.
„Naše buňky se chovají podobně jako mozek – učí se z rytmu signálů,“ vysvětluje dr. Nikolay V. Kukushkin z NYU.
Experiment, který změnil pohled na paměť
Tým vědců pěstoval lidské buňky mimo nervový systém v laboratorních miskách. Tyto buňky vybavili speciálním genetickým „reportérem“ – genem, který svítí, když se aktivuje určitá signální dráha. Jakmile se v buňce spustí tzv. CREB protein (klíčový hráč při tvorbě paměti), buňka krátce září.
Poté vědci buňky „trénovali“ pomocí chemických látek, které napodobují procesy mozkové aktivity:
Forskolin – aktivuje dráhu enzymu PKA.
TPA (phorbol ester) – zapíná enzym PKC.
Oba enzymy jsou zodpovědné za to, že se v buňce „přenáší signál“ – z vnějšího podnětu až k DNA.
Jedno dlouhé vs. několik krátkých impulzů
Když vědci buňkám dali jeden dlouhý podnět, reagovaly zvýšením aktivity. Ale když dostaly několik krátkých impulzů oddělených přestávkami, odpověď byla silnější a trvala mnohem déle. Jinými slovy – buňky si zapamatovaly rytmus. Nešlo jen o množství signálu, ale o jeho načasování a opakování.
„Je to stejné, jako když si studenti rozloží učení do více kratších bloků – jejich paměť pak vydrží déle,“ popisuje Kukushkin.
Buněčná paměť a rytmus signálů
Klíčem jsou proteiny ERK a CREB, které patří mezi hlavní regulátory genové aktivity. Při opakovaných pulzech se ERK aktivoval na vyšší úroveň a po delší dobu než při jediném dlouhém podnětu.
Když vědci blokovali ERK nebo CREB, „paměťový efekt“ zmizel. To znamená, že buněčné učení probíhá stejným mechanismem, jaký se už dříve pozoroval v mozkových neuronech.
Tělo jako síť malých „mozkových buněk“
Zjištění zcela mění naše chápání paměti. Ukazuje, že schopnost „učit se“ není výsadou mozku, ale obecnou vlastností buněčné biochemie. Buňky dokážou „počítat“ počet a frekvenci signálů a reagovat jinak na jednorázový impuls než na rytmicky opakovaný.
V podstatě rozpoznávají vzory, a to i bez neuronů či vědomí. „To, co vnímáme jako učení, je jen makroskopický projev mechanismů, které fungují uvnitř každé buňky,“ říká Kukushkin.
Praktické dopady: léky, dávkování, regenerace
Nový objev má významné praktické využití v medicíně. Doposud se léčiva navrhovala podle dávky – kolik látky je třeba podat. Tato studie však ukazuje, že stejně důležité může být časování dávky.
Kratší, pravidelně rozložené impulzy mohou mít silnější účinek než jedna velká dávka. To by mohlo změnit přístup k léčbě neurologických poruch, regeneraci tkání i cílené terapii rakoviny.
Co to znamená pro vědu o vědomí
Někteří vědci už nyní mluví o konceptu „buněčné kognice“ – schopnosti jednotlivých buněk zpracovávat informace, rozpoznávat vzory a reagovat adaptivně.
Tento pohled rozšiřuje hranice biologie i filozofie: pokud buňky mimo mozek dokážou „učit se“, kde vlastně začíná inteligence?
Limity studie
Autoři studie upozorňují, že experiment probíhal na uměle kultivovaných buňkách a s řízenými chemickými impulzy. V reálném těle jsou podmínky složitější – buňky spolu komunikují, ovlivňuje je imunitní systém i fyzické prostředí. Přesto je výsledek jasný: princip učení z rytmu je přítomen už na buněčné úrovni.
Paměť není jen v hlavě
Tato studie je dalším krokem k pochopení, že paměť není lokalizovaná v jednom místě, ale rozprostřená po celém těle. Každá buňka může nést stopy minulých zkušeností – chemických, hormonálních či mechanických – a reagovat podle nich.
Jinými slovy, paměť je vlastnost života samotného.
Zdroje: Nature Communications – Cellular memory and spaced signaling, 2025, New York University – Center for Neural Science, Earth.com – Scientists learn that memories are stored in other parts of the body, Science Daily – Non-neural cells can learn like neurons, PNAS – CREB and ERK pathways in memory formation, Foto: Pexels