Spomin je eden najbolj fascinantnih procesov v človeških možganih, saj nam omogoča učenje, shranjevanje informacij in njihov priklic, ko jih potrebujemo. Vendar spomin ni enovit – vključuje različne vrste in oblike. Medtem ko deklarativni spomin zajema spomin na dejstva in dogodke (npr. kje smo se rodili ali kdaj smo diplomirali), pa se motorični spomin osredotoča na shranjevanje in priklic telesnih spretnosti, kot so vožnja s kolesom, igranje inštrumenta ali tipkanje na tipkovnici.

Da bi razumeli, kako naši možgani oblikujejo in hranijo te različne vrste spominov, so znanstveniki skozi desetletja izvedli številne študije. Nedavne raziskave so še posebej osvetlile vlogo malih možganov pri oblikovanju dolgoročnega spomina na motorične spretnosti, kar vodi v novo razumevanje nevroloških procesov, ki stojijo za učenjem gibov.

Vloga malih možganov pri senzomotoričnem učenju

Mali možgani, ki se nahajajo v zadnjem delu možganov, so že dolgo prepoznani kot ključno vozlišče za koordinacijo gibanja in fino motorično kontrolo. Njihova vloga pri učenju senzomotoričnih spretnosti je še posebej pomembna, saj omogočajo telesu usklajevanje zapletenih gibov in učenje novih spretnosti skozi prakso. Ko na primer prvič začnemo voziti kolo, mali možgani integrirajo povratne informacije iz telesa in okolja ter omogočajo izboljšanje koordinacije gibanja s ponavljanjem.

Najnovejše raziskave so pokazale, da mali možgani niso pomembni zgolj za trenutno koordinacijo gibov, temveč tudi za dolgoročno shranjevanje teh spretnosti. To pomeni, da ko se enkrat naučimo voziti kolo, mali možgani igrajo ključno vlogo pri tem, da si to spretnost zapomnimo in jo lahko izvajamo še vrsto let pozneje, tudi če že dolgo nismo vozili kolesa.

Kratkoročni in dolgoročni spomin na motorične spretnosti

Kot že omenjeno, se različne vrste spominov oblikujejo v različnih delih možganov. Medtem ko je medialni temporalni reženj odgovoren za oblikovanje in ohranjanje deklarativnega spomina, so mali možgani ključni za oblikovanje dolgoročnega spomina na senzomotorične spretnosti. Raziskovalci s Harvarda so ugotovili, da mali možgani delujejo neodvisno od kratkoročnih spominskih sistemov pri oblikovanju dolgoročnih senzomotoričnih spominov.

Kratkoročni spomin na motorične spretnosti je po mnenju znanstvenikov odvisen od drugih možganskih regij, verjetno od tistih, povezanih z motoričnim korteksom. Dolgoročno shranjevanje teh spretnosti pa zahteva sodelovanje malih možganov, kjer se konsolidira znanje, pridobljeno skozi ponavljajočo prakso. To novo spoznanje nam daje vpogled v to, zakaj lahko posamezniki z degeneracijo malih možganov še vedno opravljajo naloge, ki temeljijo na kratkotrajnem senzomotoričnem spominu, vendar imajo težave pri ohranjanju teh spretnosti na dolgi rok.

Vpliv časovnih intervalov na senzomotorični spomin

Eden od najzanimivejših rezultatov raziskave je vpliv časovnih intervalov na zmogljivost posameznikov z okvarami malih možganov. Raziskovalci so odkrili, da so bolniki z degeneracijo malih možganov pri nalogah s kratkimi časovnimi intervali med poskusi dosegli skoraj enako uspešnost kot zdravi posamezniki. Vendar pa se je njihova zmogljivost občutno poslabšala, kadar so bili odmori med nalogami daljši.

Ta ugotovitev poudarja pomen časovnega okna spomina pri učenju motoričnih spretnosti. Medtem ko kratkoročni motorični spomin omogoča hitro prilagoditev in učenje novih gibov, je za dolgoročno shranjevanje in priklic teh spretnosti potrebno stabilno časovno okno, v katerem mali možgani opravljajo svojo nalogo. Če so mali možgani poškodovani ali degenerirani, daljši odmori med nalogami otežijo vzdrževanje dolgoročnih spominov, kar vodi v motnje pri obvladovanju spretnosti.

 Pomen novih odkritij za zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni

Ta raziskava ima pomembne posledice za razumevanje in zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni, ki vplivajo na male možgane, kot je spinocerebelarna ataksija. Ta bolezen povzroča postopno degeneracijo malih možganov, kar vodi do motenj v motoričnih spretnostih, koordinaciji in ravnotežju. Razumevanje vloge malih možganov pri dolgoročnem shranjevanju senzomotoričnih spominov bi lahko pomagalo razviti nove terapije, osredotočene na specifične motnje v dolgoročnem senzomotoričnem spominu, kar bi izboljšalo kakovost življenja bolnikov.

Poleg tega ta raziskava ponuja pomembne napotke za rehabilitacijske programe, usmerjene v okrevanje po poškodbah možganov. Zavedanje, da mali možgani igrajo ključno vlogo pri dolgoročnem motoričnem spominu, omogoča terapevtom prilagoditev pristopov, ki upoštevajo časovne intervale med vajami in nalogami, ter izboljšanje dolgoročnih rezultatov.

Raziskave, ki proučujejo povezave med različnimi možganskimi regijami in oblikovanjem senzomotoričnih spominov, so ključnega pomena za razumevanje, kako se učimo in ohranimo telesne spretnosti skozi čas. Nova odkritja, ki poudarjajo pomembno vlogo malih možganov pri dolgoročnem motoričnem spominu, nam ne omogočajo zgolj globljega vpogleda v delovanje možganov, temveč nudijo tudi nove smernice za zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni in izboljšanje rehabilitacije po poškodbah.

Slovenski znanstveniki so znova potrdili svoj ugled v svetovni znanstveni skupnosti. Ekipa, ki jo sestavljajo profesorica dr. Maruša Bradač, raziskovalec dr. Nicholas Martis in doktorski študent Gregor Rihtaršič s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, je sodelovala pri prelomni raziskavi, v kateri so s pomočjo vesoljskega teleskopa James Webb zaznali in analizirali eno od prvih galaksij v zgodnjem vesolju, imenovano Firefly Sparkle (Roj kresničk).

Firefly Sparkle: vpogled v zgodnje vesolje

Galaksija Firefly Sparkle ni le še ena v vrsti kozmičnih odkritij, temveč predstavlja unikaten vpogled v zgodnje faze razvoja vesolja. Njena masa je primerljiva z maso naše Galaksije v zgodnjem obdobju, hkrati pa razkriva desetine zvezdnih kopic, ki so nastajale v različnih časovnih obdobjih. To znanstvenikom omogoča podroben vpogled v procese, kot so nastanek zvezd in kemična evolucija galaksij. Galaksijo, ki jo vidimo v obdobju približno 600 milijonov let po Velikem poku, so raziskovali z izjemno natančnostjo, kar predstavlja prelomnico v razumevanju nastanka prvih galaksij in evolucije zgodnjega vesolja.

»Firefly Sparkle razkriva, kako so združevanja z manjšimi spremljevalnimi galaksijami oblikovala njeno strukturo. S tem pridobivamo pomembne podatke o tem, kako so se razvijale prve galaksije in kakšni so bili procesi njihovega nastanka,« so zapisali na Fakulteti za matematiko in fiziko. Takšna odkritja niso zgolj ključna za razumevanje zgodnjega vesolja, temveč nudijo tudi pomembna izhodišča za testiranje modelov nastanka galaksij.

»Firefly Sparkle je kot časovni stroj, ki nam omogoča, da vidimo vesolje v njegovi mladosti, ko je bilo staro le 600 milijonov let. To je ključno za razumevanje, kako so se prve galaksije oblikovale in razvijale,« je povedala dr. Bradač, ki je soavtorica raziskave. Znanstveniki z vsega sveta so združili svoje znanje pri tem projektu, slovenska ekipa pa je imela ključno vlogo pri analizi učinka gravitacijske leče in interpretaciji razvoja zvezdnih kopic.

Tehnološki dosežek teleskopa James Webb

Raziskava ne bi bila mogoča brez uporabe napredne tehnologije teleskopa James Webb, ki s svojo izjemno ločljivostjo omogoča opazovanje galaksij v zgodnjem vesolju. »To prelomno odkritje ima globalni pomen za astrofiziko, saj omogoča testiranje teorij o nastanku galaksij in razumevanje procesov, ki so oblikovali zgodnje vesolje,« je poudarila dr. Bradač.

Ključno je bilo razumevanje koncepta gravitacijske leče, ki je raziskovalcem omogočilo povečavo podobe galaksije Firefly Sparkle. Učinek gravitacijske leče je posledica naravnega teleskopskega učinka, ki ga povzroča masivni objekt, kot je galaksija, ki ukrivi svetlobo bolj oddaljenih objektov.

»Da smo lahko iz povečane in skrajno popačene slike galaksije v obliki podolgovatega loka rekonstruirali njeno pravo podobo, je bilo ključno razumevanje gravitacijske leče – jate galaksij MACS 1423, ki leži med nami in galaksijo Firefly Sparkle. Modeliranje takšne gravitacijske leče je že samo po sebi zanimivo, saj pri tem izračunamo, kje se v jati skriva očem nevidna temna snov, ki s svojo gravitacijo povzroči odklon svetlobe oddaljenih galaksij,« je povedal Gregor Rihtaršič.

To je raziskovalcem omogočilo preučevanje notranjega delovanja galaksije Firefly Sparkle in podrobno analizo njenih sestavnih delov. »Raziskava je pokazala, da so združevanja galaksij in njihove medsebojne interakcije igrale ključno vlogo pri njihovem razvoju,« so dodali raziskovalci.

Nova obzorja za astrofiziko

Razumevanje galaksije Firefly Sparkle odpira vrata nadaljnjim raziskavam o zgodnjem vesolju in nastanku prvih galaksij. To odkritje je pomembno ne le za astrofiziko in astronomijo, temveč tudi za razvoj tehnologij, ki bodo omogočile raziskovanje še bolj oddaljenih in zgodnjih obdobij vesolja.

»Ta raziskava ni pomembna le za razumevanje zgodovine vesolja, temveč tudi za razvoj novih znanstvenih metod in tehnologij, ki bodo omogočile preučevanje še bolj oddaljenih galaksij,« so poudarili na fakulteti. Znanstveniki pričakujejo, da bodo njihovi podatki in analize koristni za prihodnje študije, ki bodo še podrobneje osvetlile zgodnje procese v vesolju.

Prispevek Slovenije v globalni znanosti

Slovenci smo kljub svoji majhnosti ponovno prispevali k velikim premikom na področju znanosti. Uspeh slovenskih raziskovalcev je še en dokaz, da slovenska znanost spada med vodilne v svetu. Prispevek ekipe dr. Bradač k raziskavi galaksije Firefly Sparkle je neprecenljiv za globalno astrofiziko, obenem pa potrjuje pomen sodelovanja v mednarodnih projektih.

»Z odkritjem Firefly Sparkle smo naredili pomemben korak v razumevanju zgodnjega vesolja, hkrati pa prispevali k širšemu znanstvenemu napredku. Ponosni smo, da je Slovenija del te zgodbe,« je zaključila dr. Bradač.