Eric Kandel ja Aplysia californica: heidän roolinsa muistin mekanismien selvittämisessä ja psykoterapian tutkimuksessa

Aplysia californica on merisimpukan eli nilviäisen eli simpukan alalaji. Näennäisen yksinkertaisen neuroanatomiansa ja kykynsä klassiseen ja operanttiseen ehdollistumiseen ansiosta A. californica on palvellut hyvin neurotiedettä. Erityisen hyödyllinen tutkimuskohde on ollut Aplysian siphon-vetäytymisrefleksin käyttäytymisen muokkaaminen.

James Schwartz ja Eric Kandel aloittivat 1960-luvulla tutkimusohjelman, jonka tarkoituksena oli selvittää oppimisen ja muistin biokemiallinen ja neuroanatomiset perusteet. Heidän ensimmäinen läpimurtonsa tapahtui 1970-luvulla, kun he totesivat, että cAMP ja myöhemmin serotoniini syntetisoituvat Aplysia ganglioissa lyhytkestoisen muistin muodostumisprosessin aikana 1. Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että cAMP-riippuvainen proteiinikinaasi (PKA) ja sen säätelyvaikutukset kaliumkanaviin olivat merkityksellisiä opitun käyttäytymisen ja muistin kannalta.

1980-luvulle tultaessa Kandel ja hänen työtoverinsa olivat tunnistaneet, että proteiinisynteesi oli pitkäkestoisen muistin koodaamisen perusta. C-reaktiivista elementtiä sitovan CREB:n (C-reactive element binding) synteesi ja sen vaikutus synaptisten yhteyksien muodostumiseen auttoivat osoittamaan, että lyhytkestoinen muisti liittyi toiminnallisiin muutoksiin olemassa olevissa synapseissa, kun taas pitkäkestoinen muisti liittyi muutokseen synaptisten yhteyksien tiheydessä 2 .

Siten yksinkertainen refleksi muuten hämärässä merinilviäisessä auttoi kehittämään aivojen ja ulkoisen ympäristön välisen yhteyden. Tämä tutkimus toi Kandelille Nobel-palkinnon vuonna 2000.

Vaikka Kandelin työ ei sinänsä ratkaise mielen ja aivojen välistä dilemmaa, siitä on ollut valtavasti hyötyä psykoterapian alalla. Kandelin työ on luultavasti innoittanut lukuisia tutkijoita pyrkimään osoittamaan psykoterapian hyötyjen neuraalista perustaa, esim. Linden 3.

Yksi ensimmäisistä näistä tutkimusohjelmista oli Baxterin ja työtovereiden tutkimusohjelma, jossa osoitettiin samankaltaisia aineenvaihdunnallisia muutoksia oikean caudaattitumakkeen päässä ja orbitofrontaalisessa aivokuoressa pakko-oireisesta häiriöstä kärsivillä potilailla, joiden tilanne oli parantunut joko käyttäytymisterapialla tai fluoksetiinilla 4 . Toinen esimerkki tällaisesta työstä oli Brodyn ja työtovereiden työ, joka osoitti, että vakavasti masentuneilla potilailla, joiden oireet lievittyivät 12 viikon hoidon jälkeen joko interpersoonallisella psykoterapialla tai paroksetiinilla, ilmeni samanlaisia muutoksia hermoston aineenvaihdunnan poikkeavuuksissa kuin alkuperäisessä masennustilassa 5. Tällaista tutkimusta on sovellettu myös pidempiaikaiseen psykoterapiaan persoonallisuushäiriöpotilaiden kanssa, ja se on osoittanut, että serotoniinin otto normalisoituu psykoterapiakurssin päätyttyä 6.

Psykoterapia on selvinnyt aivojen vuosikymmenestä osittain aiemmin esiin tuotujen kaltaisten tutkimusten ja Kandelin uraauurtavan työn ansiosta. Sen lisäksi, että tehokkuustutkimukset osoittavat, että psykoterapia on verrattavissa lääkehoitoon monissa ei-psykoottisissa häiriöissä, alkuperäisen Aplysia-työn innoittamat tutkimukset osoittavat myös, että psykoterapioilla on todennäköisesti yhteinen oletettu hermostollinen perusta tällaisille hoitovasteille.

Tämän työn todellinen merkitys piilee ehkä ajatuksessa ymmärtää hermoston plastisuutta ja erityisesti oppimisen alisoluista perustaa. Pohjimmiltaan Kandelin työ osoitti, että ympäristöllä voi olla rakenteellinen vaikutus hermostoon. Vaikka myöhemmät ihmisillä tehdyt tutkimukset ovat rajoittuneet neurokuvantamismuutoksiin, Kandelin teoksessa ensimmäisen kerran kehitetty periaate on edelleen tämän alan ydin.

Michael Robertson 1,2,3 , Garry Walter 1,4,5