Η μεταβολή κάποιων από τις διαρκώς μεταβαλλόμενες εμπειρίες σε μνήμη διαρκείας πάντοτε συνάρπαζε τους νευροφυσιολόγους. Το όνομα ενός ανθρώπου στον οποίο σας συστήνουν φυλάσσεται στην προσωρινή μνήμη και μπορεί να το έχετε ξεχάσει σε μερικά λεπτά. Αλλά μερικές πληροφορίες, όπως το όνομα του καλύτερου φίλου σας, μετατρέπονται σε μνήμες μακράς διάρκειας και κρατάνε για μια ολόκληρη ζωή. Ο μηχανισμός μέσω του οποίου ο εγκέφαλος διατηρεί τη μνήμη ορισμένων γεγονότων και επιτρέπει σε άλλα να ξεθωριάσουν και να χαθούν έγινε πρόσφατα πιο ξεκάθαρος. Πρώτα, όμως, οι επιστήμονες έπρεπε να λύσουν ένα κεντρικής σημασίας παράδοξο.

Τόσο οι μνήμες μακράς όσο και οι βραχείας διάρκειας οφείλονται στις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων, στα σημεία επαφής που λέγονται συνάψεις. Εκεί η προέκταση ενός νευρώνα που είναι ικανή να μεταδώσει ηλεκτρικό δυναμικό, δηλαδή ο άξονας του νευρώνα, συναντά ένα από τα «δάχτυλα» υποδοχής των κοντινών του νευρώνων, δηλαδή ένα δενδρίτη. Οταν σχηματίζεται η μνήμη βραχείας διάρκειας, η ηλεκτρική διέγερση της σύναψης είναι αρκετή ώστε να ενισχύσει προσωρινά, ή με άλλα λόγια να ευαισθητοποιήσει, τη σύναψη σε ενδεχόμενα επόμενα σήματα. Για να σχηματιστεί μια μνήμη διαρκείας, η ενίσχυση της σύναψης πρέπει να πάρει μόνιμο χαρακτήρα. Οπως γνωρίζουν οι επιστήμονες από τη δεκαετία του 1960, αυτό απαιτεί να ενεργοποιηθούν τα γονίδια στον πυρήνα του νευρώνα, ώστε να παρασκευαστούν κάποιες ειδικές πρωτεΐνες.

Πώς η δραστηριότητα των γονιδίων μπορεί να επηρεάσει μακρινές συνάψεις; Πώς ένα γονίδιο «ξέρει» πότε να δυναμώσει μόνιμα μια σύναψη και πότε να αφήσει μια περαστική στιγμή να περάσει χωρίς να καταγραφεί; Και πώς οι πρωτεΐνες που συνθέτει το γονίδιο «ξέρουν» ποιες συνάψεις να ενισχύσουν; Τα ερωτήματα αυτά αφορούν και την ίδια την ανάπτυξη του εγκεφάλου μέσα στο έμβρυο, όταν πρέπει να «αποφασιστεί» ποιες συνάψεις θα παραμείνουν και ποιες θα απορριφθούν. Οπως θα υποθέτουν οι αναγνώστες του «Ρ» και όπως αποδεικνύεται από τα επιστημονικά ευρήματα, δε χρειάζεται καμιά... άνωθεν παρέμβαση για όλες αυτές τις «αποφάσεις». Αρκεί η πολύπλοκη χημεία στην οποία οδήγησε αυθόρμητα η διαδικασία της βιολογικής εξέλιξης.

Για να παρασκευαστεί μια πρωτεΐνη σ' ένα κύτταρο, θα πρέπει ένα τμήμα του DNA του πυρήνα του κυττάρου να μεταγραφεί σε μια ευκίνητη μορφή, το λεγόμενο αγγελιαφόρο RNA (mRNA). Αυτό βγαίνοντας στο κυτταρόπλασμα διαχέεται ως τα σημεία, όπου μπορεί να γίνει η μεταγραφή των οδηγιών που περιέχει, σε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι εμποδίζοντας τη μεταγραφή του DNA σε mRNA ή τη μετάφραση του mRNA σε πρωτεΐνη, εμποδίζεται και ο σχηματισμός μνήμης μακράς διάρκειας, ενώ η ικανότητα μνήμης μικρής διάρκειας παραμένει αναλλοίωτη.

Ενας νευρώνας μπορεί να σχηματίσει δεκάδες χιλιάδες συνάψεις και είναι μάλλον απίθανο να υπάρχει ένα γονίδιο που να ελέγχει κάθε μια απ' αυτές. Γι' αυτό οι επιστήμονες υπέθεσαν καταρχήν ότι ένα άγνωστο μόριο πρέπει να συντίθεται στη σύναψη και να λειτουργεί σαν σηματοφορέας ανάμεσα στη σύναψη και τον πυρήνα. Η προσωρινά ενισχυμένη σύνδεση που εμφανίζει η διεγερμένη σύναψη, μπορεί να συγκρατήσει τη μνήμη του γεγονότος μέχρι το μόριο - σηματοφορέας να φτάσει στον πυρήνα και να ενεργοποιήσει τα γονίδια που θα οδηγήσουν στη σύνθεση των πρωτεϊνών ενίσχυσης της σύναψης. Ομως, πώς αυτές οι πρωτεΐνες θα βρουν τη σύναψη που τις χρειάζεται ανάμεσα στις χιλιάδες άλλες.

Προς τα μέσα της δεκαετίας του 1990, τα πράγματα άρχισαν να ξεκαθαρίζουν. Βρέθηκε ότι το CREB, μια ουσία παράγοντας μεταγραφής του DNA, παίζει κεντρικό ρόλο στη μετατροπή της μνήμης βραχείας διάρκειας σε μνήμη μακράς διάρκειας, σε ζώα τόσο διαφορετικά όσο οι μύγες και τα ποντίκια. Το CREB λειτουργεί σαν διακόπτης που ελέγχει την έκφραση ενός γονιδίου. Διαπιστώθηκε, επίσης, ότι οι «πρωτεΐνες απομνημόνευσης» δε χρειαζόταν να κατευθυνθούν σε κάποια συγκεκριμένη σύναψη. Διαχεόμενες μέσα στο κυτταρόπλασμα φτάνουν σε όλες τις συνάψεις, αλλά είναι χημικά ικανές να τροποποιήσουν και να ενισχύσουν μόνιμα μόνο εκείνες που έχουν ήδη ενισχυθεί προσωρινά από την ηλεκτρική διέγερση.

Οσο για το σήμα από τη σύναψη στον πυρήνα, την απάντηση έδωσε η έρευνα για την ανάπτυξη του εμβρυϊκού εγκεφάλου. Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ ανακάλυψαν ότι είναι η εμπειρία από την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον και με τον υπόλοιπο οργανισμό που φέρνει σε πέρας το έργο της απόρριψης των περιττών συνάψεων. Ο εγκέφαλος του εμβρύου αρχίζει από ένα χονδρικό νευρωνικό κύκλωμα που προσδιορίζεται από το γενετικό κώδικα. Καθώς αναπτύσσεται και οι συνάψεις δοκιμάζονται χάρη στην εισερχόμενη από τα αισθητήρια όργανα πληροφορία, διατηρούνται μόνο οι πιο αποτελεσματικές συνάψεις. Πώς σε βιοχημικό επίπεδο γίνεται αυτό; Βρέθηκε ότι εκείνο που κατά κύριο λόγο ενεργοποιεί το CREB και μετά τα γονίδια δεν είναι κάποια ουσία - σηματοφορέας, αλλά το ίδιο το δυναμικό δράσης του νευρώνα, που παράγεται όταν υπάρξει αρκετή διέγερση σε μια σύναψη ή μια ομάδα συνάψεων.

Με άλλα λόγια, όταν ο ηλεκτρικός ερεθισμός που προκαλείται στον εγκέφαλο από ένα γεγονός είναι αρκετά ισχυρός ώστε να προκαλέσει πυροδότηση του δυναμικού δράσης κάποιων νευρώνων, τότε αυτόματα καταγράφεται μόνιμα, με την ενίσχυση του δικτύου των νευρώνων που εμπλέκονται στην καταγραφή του ερεθισμού και στις προκαλούμενες απ' αυτόν συνέπειες. Μ' αυτή τη βιοχημεία υλοποιείται από τον εγκεφαλικό ιστό ένα σημαντικό μέρος της πνευματικής δραστηριότητας, όπως είναι η απομνημόνευση. Με χημικές ουσίες και ηλεκτρικά δυναμικά. Ο διαλεκτικός υλισμός δεν κατοικεί σε κάποια σκονισμένα ντουλάπια. Ζει και βασιλεύει στην καθημερινότητα και τις μεγάλες στιγμές της επιστήμης, είτε αρέσει σε μερικούς είτε όχι.