Naukowcy z Wrocławia wykorzystują technologię nagrodzoną Noblem, aby zbadać, jak mózg zapisuje wspomnienia i dlaczego do nauki potrzebuje hamowania neuronów.

Dlaczego jedne informacje zapamiętujemy na lata, a inne zapominamy po kilku minutach? W jaki sposób mózg tworzy wspomnienia i co sprawia, że możemy później do nich wracać? Nagroda Nobla z medycyny 2026 wyróżniła naukowców, którzy opracowali metodę pozwalającą sterować aktywnością neuronów za pomocą światła. Z tego przełomowego rozwiązania korzystają również polscy badacze z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. Ich eksperymenty pokazują, że dla naszej pamięci równie ważne jak pobudzanie komórek nerwowych może być hamowanie ich aktywności.

Nobel 2026 za sterowanie mózgiem za pomocą światła

5 października 2026 roku Nagrodę Nobla z fizjologii lub medycyny otrzymali Karl Deisseroth, Peter Hegemann i Georg Nagel. Komitet Noblowski wyróżnił ich za odkrycia, które doprowadziły do rozwoju optogenetyki, jednej z najważniejszych współczesnych metod badania mózgu.

Początki tej technologii były dość niezwykłe. Peter Hegemann z Uniwersytetu Humboldtów w Berlinie oraz Georg Nagel z Uniwersytetu w Würzburgu badali białka występujące u jednokomórkowych zielenic. Odkryli mechanizm, dzięki któremu światło może wpływać na przepływ jonów przez błonę komórkową.

W uproszczeniu białka te działają jak niewielkie przełączniki. Pod wpływem światła otwierają kanały w błonie komórki, umożliwiając przepływ naładowanych elektrycznie cząstek.

Amerykański naukowiec Karl Deisseroth, psychiatra i bioinżynier z Uniwersytetu Stanforda, wraz ze współpracownikami wykorzystał to odkrycie do kontrolowania aktywności komórek nerwowych. W 2005 roku jego zespół opublikował przełomowe wyniki pokazujące, że odpowiednio zmodyfikowane neurony ssaków można pobudzać krótkimi impulsami światła.

W ten sposób rozwinęła się optogenetyka, technologia pozwalająca naukowcom wybierać określone grupy neuronów i sprawdzać, za jakie funkcje odpowiadają. W zależności od zastosowanych białek można pobudzać komórki lub hamować ich aktywność.

Dzięki tej metodzie badacze lepiej poznają mechanizmy odpowiedzialne za pamięć, emocje, zachowanie oraz rozwój chorób układu nerwowego.

Polscy naukowcy badają, dlaczego mózg potrzebuje hamulców

Odkrycia tegorocznych noblistów mają bezpośrednie zastosowanie w badaniach prowadzonych w Polsce. Zespół Katedry i Zakładu Biofizyki i Neurobiologii Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu realizuje dwa projekty OPUS finansowane przez Narodowe Centrum Nauki.

Naukowcy zajmują się plastycznością mózgu, czyli jego zdolnością do zmieniania połączeń między neuronami pod wpływem nowych doświadczeń.

Żeby zrozumieć znaczenie tych badań, trzeba wiedzieć, że neurony komunikują się ze sobą za pomocą impulsów elektrycznych i substancji chemicznych. Miejsca przekazywania sygnałów nazywamy synapsami.

Część synaps pobudza kolejne komórki do aktywności. Inne hamują przekazywanie sygnałów. Przez dziesięciolecia naukowcy skupiali się przede wszystkim na tych pierwszych, zakładając, że to właśnie wzmacnianie połączeń pobudzających odpowiada za uczenie się i zapamiętywanie.

Tymczasem hamowanie aktywności neuronów również uczestniczy w przetwarzaniu informacji. Pomaga regulować, które komórki są aktywne, kiedy przekazują sygnały i jak współpracują z pozostałymi neuronami.

Wyjaśnia to prof. Jerzy Mozrzymas, kierownik wrocławskiej Katedry i Zakładu Biofizyki i Neurobiologii:

Hamowanie to druga strona medalu aktywności mózgu. Większość neuronów działa pobudzająco, ale ich aktywność musi być precyzyjnie regulowana. Co więcej, połączenia między neuronami nie są dane raz na zawsze. Te, które ze sobą współpracują, mogą się wzmacniać, inne słabnąć, a cała sieć nieustannie dostosowuje się do napływających informacji.

Polscy badacze chcą ustalić, jak zmieniają się połączenia hamujące i w jaki sposób wpływają na zdolność mózgu do zapisywania nowych doświadczeń.

Technologie

MIPS w kasku motocyklowym. Czy plastikowa czapeczka może chronić mózg podczas wypadku?

Pierwszy polski projekt. Jak mózg utrwala informacje w pamięci?

Pierwszy z projektów realizowanych we Wrocławiu koncentruje się na plastyczności synaps hamujących, czyli zmianach zachodzących w połączeniach, które ograniczają aktywność innych neuronów.

W komunikacji między tymi komórkami ważną rolę odgrywa GABA, substancja chemiczna, która najczęściej zmniejsza pobudliwość neuronów. Połączenia wykorzystujące ten neuroprzekaźnik nazywa się synapsami GABAergicznymi.

Przez wiele lat naukowcy traktowali je przede wszystkim jako zabezpieczenie przed nadmiernym pobudzeniem mózgu. Badania wykazały jednak, że także te połączenia mogą ulegać trwałym zmianom.

Prof. Mozrzymas wyjaśnia:

Przez wiele lat uważano, że główną rolę w plastyczności mózgu odgrywają synapsy pobudzające, których jest znacznie więcej. Dopiero od około dwóch dekad wiemy, że również hamowanie może podlegać długotrwałym zmianom. Co ciekawe, zmieniać może się nie tylko siła pojedynczych połączeń hamujących, ale również stały poziom hamowania całych sieci neuronów. Wygląda na to, że w mózgu niemal wszystko jest plastyczne. Dzięki temu potrafimy nie tylko przyswajać nowe informacje, ale też dokładać je do tego, co już wiemy, i tworzyć coraz bogatszy obraz świata.

Wrocławscy badacze sprawdzają między innymi, dlaczego niektóre zmiany w połączeniach nerwowych utrzymują się przez dłuższy czas.

Jednym z mechanizmów potrzebnych do utrwalania takich zmian jest produkcja nowych białek przez komórki. Białka uczestniczą w przebudowie synaps i regulowaniu ich funkcjonowania.

Polscy naukowcy przeprowadzili eksperyment, w którym za pomocą substancji farmakologicznych ograniczyli syntezę białek. Następnie sprawdzili, jak wpływa to na zdolność połączeń nerwowych do zmiany swojej aktywności.

W naszych badaniach wykazaliśmy, że farmakologiczne ograniczenie syntezy białek upośledza plastyczność. To jeden z ważnych wyników projektu, który pozwala nam lepiej rozumieć, jak zmiany w komunikacji między neuronami mogą być podtrzymywane w czasie

– wyjaśnia prof. Mozrzymas.

Wynik ten dotyczy mechanizmów plastyczności synaptycznej, które uczestniczą w procesach uczenia się. Nie dowodzi jeszcze bezpośrednio, że zahamowanie produkcji białek w badanych komórkach powoduje utratę określonych wspomnień. Pozwala natomiast lepiej zrozumieć biologiczne podstawy utrwalania zmian w połączeniach nerwowych.

Drugi polski projekt. Jak mózg zapamiętuje nowe miejsca w kilka sekund?

Drugim projektem OPUS kieruje dr Grzegorz Wiera, prof. UMW. Jego zespół bada, w jaki sposób mózg łączy informacje docierające w odstępach kilku sekund.

Wyobraźmy sobie, że pierwszy raz wchodzimy do nieznanego mieszkania. Najpierw widzimy drzwi, chwilę później okno, następnie stół i przejście do kolejnego pomieszczenia.

Choć dostrzegamy te elementy jeden po drugim, po krótkim czasie potrafimy zapamiętać ich rozmieszczenie. Mózg łączy kolejne obserwacje i tworzy z nich obraz otoczenia.

Dużą rolę odgrywa w tym hipokamp, struktura mózgu odpowiedzialna między innymi za uczenie się i tworzenie wspomnień przestrzennych.

Dr Wiera wyjaśnia:

Kiedy wchodzimy do nieznanego pomieszczenia, nasz mózg potrafi w ciągu zaledwie kilku sekund stworzyć jego mapę przestrzenną. Później możemy ją przywołać z pamięci. W tym krótkim czasie zmienia się aktywność całych grup neuronów, a w połączeniach między nimi zachodzą zmiany, które pozwalają zapisać nowe doświadczenie. Wiemy już sporo o tym, jak powstaje taka reprezentacja przestrzeni na poziomie komórek. Nas interesuje, co dokładnie dzieje się wtedy w synapsach, zwłaszcza tych odpowiedzialnych za hamowanie

Badany przez polski zespół mechanizm nosi nazwę plastyczności w behawioralnej skali czasu (BTSP).

Jego działanie można wyjaśnić na prostym przykładzie. Kiedy mijamy drzwi, a po dwóch sekundach dostrzegamy schody, mózg może powiązać oba zdarzenia, mimo że neurony odpowiedzialne za ich przetwarzanie były aktywne w różnym czasie.

To istotne, ponieważ pojedyncze impulsy w połączeniach nerwowych trwają często zaledwie kilka milisekund. Mechanizm BTSP pozwala łączyć sygnały rozdzielone znacznie dłuższym odstępem.

Naukowcy wiedzą już, że takie zmiany zachodzą w synapsach pobudzających. Badacze z Wrocławia chcą ustalić, jak w tym samym czasie zachowują się pobliskie synapsy hamujące.

Chodzi o wyjaśnienie, czy i w jaki sposób hamowanie pomaga mózgowi łączyć kolejne informacje w jedno wspomnienie.

Zdrowie

Mózg może rozwijać się nawet po 80. roku życia. Wystarczy kilka minut ćwiczeń dziennie

Polskie badania łączą odkrycia dwóch Nagród Nobla

Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu wykorzystują osiągnięcia uhonorowane Nagrodami Nobla w 2014 i 2026 roku. Pierwsza z nich dotyczyła odkrycia komórek, dzięki którym mózg tworzy mapy otoczenia. Druga nagrodziła rozwój optogenetyki, czyli technologii pozwalającej kontrolować aktywność wybranych neuronów za pomocą światła.

Polscy badacze łączą oba osiągnięcia, aby lepiej zrozumieć, jak mózg zapamiętuje nowe miejsca i jakie znaczenie ma w tym procesie hamowanie aktywności neuronów.

Nobel 2014. Jak mózg tworzy mapę otoczenia?

W 2014 roku Nagrodę Nobla z fizjologii lub medycyny otrzymali John O’Keefe, May-Britt Moser i Edvard Moser. Ich badania pomogły wyjaśnić, jak mózg rozpoznaje miejsca, zapamiętuje ich położenie i umożliwia orientację w przestrzeni.

John O’Keefe dokonał pierwszego przełomowego odkrycia w 1971 roku, badając aktywność neuronów w hipokampie szczurów. Zauważył, że niektóre komórki uaktywniają się tylko wtedy, gdy zwierzę znajduje się w określonym miejscu. Kiedy szczur przemieszczał się do innej części pomieszczenia, zaczynały reagować kolejne neurony.

Naukowiec nazwał je komórkami miejsca. Odkrył w ten sposób jeden z podstawowych mechanizmów, dzięki którym mózg tworzy wewnętrzną mapę otoczenia.

Kolejnego odkrycia dokonali May-Britt i Edvard Moser w 2005 roku. W korze śródwęchowej, połączonej z hipokampem, zidentyfikowali komórki siatki. Uaktywniają się one w różnych punktach przestrzeni, tworzących regularny wzór przypominający plaster miodu.

Komórki te pomagają mózgowi określać przemieszczanie się i odległości. Współpracują z komórkami miejsca, dzięki czemu możemy zapamiętywać układ pomieszczeń, rozpoznawać znajome miejsca i odnajdywać drogę.

Nobel 2026. Światło pozwala badać pracę neuronów

Odkrycia z 2014 roku wyjaśniły, które komórki uczestniczą w tworzeniu mózgowych map przestrzeni. Naukowcy nadal jednak szukają odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób neurony współpracują podczas zapisywania nowych doświadczeń.

W badaniach pomaga optogenetyka, której rozwój uhonorowano Nagrodą Nobla w 2026 roku. Metoda ta pozwala naukowcom wybierać określone rodzaje komórek nerwowych, pobudzać je światłem i obserwować reakcje pozostałych neuronów.

Dzięki temu badacze mogą sprawdzać, jak aktywność poszczególnych komórek wpływa na działanie całych sieci neuronalnych. Mogą też analizować zmiany zachodzące w połączeniach między neuronami podczas procesów związanych z uczeniem się i pamięcią.

Polacy badają, jak mózg zapamiętuje nowe miejsca

Zespół dr. Grzegorza Wiery, prof. Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, wykorzystuje optogenetykę do badania mechanizmów tworzenia pamięci przestrzennej.

Naukowcy koncentrują się na procesie, który pozwala mózgowi łączyć informacje docierające w odstępach kilku sekund. Dzięki niemu zapamiętujemy kolejne elementy nieznanego pomieszczenia jako część tego samego miejsca.

Dotychczas takie mechanizmy badano głównie w połączeniach pobudzających neurony. Polski zespół chce ustalić, jak podczas tworzenia nowych wspomnień zmieniają się synapsy hamujące, które ograniczają aktywność innych komórek nerwowych.

Wrocławscy naukowcy wykorzystują światło do pobudzania wybranych grup neuronów i sprawdzają, jak reagują ich połączenia z innymi komórkami.

W ten sposób łączą odkrycia dwóch Nagród Nobla. Korzystają z wiedzy o mózgowym systemie orientacji przestrzennej oraz technologii pozwalającej precyzyjnie badać działanie neuronów. Chcą dzięki temu wyjaśnić, jak hamowanie aktywności komórek nerwowych uczestniczy w tworzeniu i utrwalaniu wspomnień.

Jak wyglądają eksperymenty polskich naukowców?

Badania prowadzone na Uniwersytecie Medycznym we Wrocławiu wykorzystują między innymi skrawki mózgów genetycznie zmodyfikowanych myszy.

Wybrane typy neuronów w ich mózgach zawierają białka wrażliwe na światło. Dzięki temu naukowcy mogą pobudzać określone komórki, nie uruchamiając jednocześnie wszystkich sąsiednich neuronów.

Zdrowie

Pływanie po 50. roku życia: Dlaczego to najlepszy sport dla Twojego serca, kręgosłupa i mózgu?

Po pobraniu tkanki umieszczają ją w specjalnym płynie o składzie zbliżonym do płynu mózgowo-rdzeniowego. Odpowiednie warunki pozwalają komórkom zachować aktywność i przekazywać sygnały.

Następnie naukowcy kierują na badane komórki impulsy światła i mierzą reakcje innych neuronów.

Prof. Mozrzymas tłumaczy:

Optogenetyka daje nam coś w rodzaju bardzo precyzyjnego włącznika. Możemy wybrać konkretny rodzaj neuronów, pobudzić go światłem i obserwować, co dzieje się w połączeniach z innymi komórkami. To ogromna przewaga, bo mózg jest siecią miliardów neuronów, które nieustannie się ze sobą komunikują. Dzięki tej metodzie możemy sprawdzić, jaką rolę odgrywa jeden wybrany uczestnik tej skomplikowanej współpracy

Takie doświadczenia pomagają ustalić, co dzieje się w określonych połączeniach nerwowych, gdy zmienia się aktywność wybranych komórek.

Badania prowadzone na skrawkach mózgu mają jednak swoje ograniczenia. Pozwalają szczegółowo analizować mechanizmy komórkowe, ale nie odtwarzają wszystkich procesów zachodzących podczas uczenia się żywego zwierzęcia czy człowieka.

Dlaczego powtarzanie i sen pomagają zapamiętywać?

Badania nad plastycznością mózgu pozwalają lepiej zrozumieć, w jaki sposób zdobywamy wiedzę i dlaczego niektóre informacje zapamiętujemy na wiele lat, podczas gdy inne szybko zapominamy. Naukowcy zwracają uwagę przede wszystkim na znaczenie powtarzania materiału, odpowiedniej ilości snu, aktywności fizycznej oraz emocji towarzyszących nauce.

Kiedy uczymy się czegoś nowego, w mózgu zmienia się aktywność określonych grup neuronów. Jeśli wielokrotnie wracamy do tych samych informacji, połączenia między komórkami nerwowymi mogą się wzmacniać, co ułatwia późniejsze przywoływanie wiedzy z pamięci.

Dlatego skutecznym sposobem uczenia się jest powtarzanie materiału w odstępach czasu. Przykładowo, zamiast poświęcać pięć godzin na naukę jednego dnia, często lepiej rozłożyć ją na kilka krótszych sesji. Szczególnie pomocne jest samodzielne przypominanie sobie informacji, a następnie sprawdzanie, czego jeszcze nie zapamiętaliśmy.

Zdrowie

Jak dieta wpływa na pamięć i funkcjonowanie mózgu

Dr Grzegorz Wiera z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu wyjaśnia:

Jednym z najważniejszych czynników jest powtarzanie. Mamy stosunkowo niewiele rodzajów pamięci, które mogą powstać po jednorazowym zetknięciu z informacją. Najczęściej potrzebujemy powtórzeń, aby odpowiednie zmiany w połączeniach między neuronami mogły się utrwalić

Dlaczego sen jest tak ważny dla pamięci?

Uczenie się trwa również wtedy, gdy śpimy. Podczas snu mózg przetwarza informacje zdobyte w ciągu dnia, a część wcześniej aktywnych neuronów ponownie odtwarza wzorce związane z niedawnymi doświadczeniami.

Szczególnie ważną rolę odgrywa sen wolnofalowy, czyli najgłębsza faza snu NREM. W tym czasie dochodzi do skoordynowanej aktywności hipokampa i kory mózgowej. Proces ten pomaga utrwalać wspomnienia i stopniowo integrować nową wiedzę z informacjami zapisanymi wcześniej.

Można to zaobserwować podczas nauki języka obcego. Po intensywnym przyswajaniu nowych słów i dobrze przespanej nocy często łatwiej przypomnieć sobie ich znaczenie. Podobne mechanizmy uczestniczą w zapamiętywaniu wydarzeń czy utrwalaniu nowych umiejętności.

Niedobór snu utrudnia zarówno zapisywanie nowych informacji, jak i ich późniejsze odtwarzanie. Dlatego wielogodzinne uczenie się kosztem nocnego odpoczynku może przynieść gorsze rezultaty niż krótsza nauka połączona z odpowiednią ilością snu.

Ruch, zainteresowanie i emocje również pomagają w nauce

Na sprawność pamięci wpływa także aktywność fizyczna. Regularny ruch wspiera ukrwienie mózgu oraz procesy związane z plastycznością neuronów. Badania pokazują również, że ćwiczenia mogą sprzyjać wytwarzaniu czynników wspierających funkcjonowanie komórek nerwowych, w tym białka BDNF, które uczestniczy w regulowaniu zmian w połączeniach synaptycznych.

Znaczenie ma także sposób, w jaki zdobywamy wiedzę. Informacje budzące ciekawość, zaskoczenie lub silne emocje często zapamiętujemy lepiej niż wiadomości, które przyswajamy bez większego zainteresowania.

Zdrowie

Naukowcy odmłodzili ludzką komórkę. Pierwszy raz w historii

W takich sytuacjach aktywuje się między innymi układ dopaminowy. Dopamina uczestniczy w regulowaniu motywacji, uwagi i uczenia się. Może też wpływać na to, jak łatwo zachodzą zmiany w połączeniach między neuronami.

Dr Wiera tłumaczy:

Kiedy spotyka nas coś nowego, nieoczekiwanego lub ekscytującego, aktywuje się między innymi układ dopaminowy. Dopamina może zwiększać podatność określonych obszarów mózgu na zmiany, a więc sprzyjać uczeniu się

Dlatego łatwiej może być zapamiętać informacje poznane podczas interesującego doświadczenia niż te same wiadomości przeczytane bez skupienia. Duże znaczenie ma również łączenie nowej wiedzy z tym, co już znamy. Dzięki temu mózg może wykorzystywać istniejące sieci połączeń nerwowych do przyswajania kolejnych informacji.

Powtarzanie, sen, ruch i zaangażowanie pomagają więc mózgowi wykorzystywać jego naturalną zdolność do zmian. To właśnie plastyczność neuronów sprawia, że możemy uczyć się nowych rzeczy przez całe życie, niezależnie od wieku.

Czy polskie odkrycia pomogą w leczeniu chorób mózgu?

Zrozumienie roli neuronów hamujących może mieć znaczenie również w medycynie. Zaburzenia równowagi między pobudzaniem a hamowaniem uczestniczą w powstawaniu niektórych chorób neurologicznych, w tym padaczki.

Układy odpowiedzialne za hamowanie aktywności neuronów są już dziś celem działania wielu leków, między innymi części środków przeciwpadaczkowych, uspokajających i stosowanych podczas znieczulenia.

Badania nad plastycznością mózgu mają znaczenie także dla rehabilitacji neurologicznej. Po udarze lub uszkodzeniu układu nerwowego mózg może częściowo reorganizować istniejące połączenia i uczyć się nowych sposobów wykonywania utraconych czynności.

Wrocławscy naukowcy prowadzą jednak badania podstawowe. Ich bezpośrednim celem jest poznanie mechanizmów działania synaps, a nie opracowanie gotowego leku czy nowej terapii.

Dopiero dokładniejsze poznanie tych procesów może pomóc w przyszłości rozwijać metody leczenia zaburzeń neurologicznych.

Technologie

Peptydowe hydrożele pomogą regenerować mięśnie? Kolejne sukcesy polskich naukowczyń

Nobel z medycyny pokazuje, jak wiele jeszcze nie wiemy o mózgu

Tegoroczna Nagroda Nobla przypomina, że nawet badania nad prostymi organizmami mogą doprowadzić do odkryć zmieniających współczesną medycynę.

Białka reagujące na światło, odkryte u jednokomórkowych zielenic, stały się podstawą technologii wykorzystywanej do badania jednego z najbardziej skomplikowanych narządów człowieka.

Polskie zespoły z Wrocławia korzystają z tej technologii, aby wyjaśnić, jak mózg reguluje aktywność neuronów, utrwala zmiany w ich połączeniach i łączy kolejne doświadczenia w pamięć.

Jednak mimo ogromnego postępu naukowcy wciąż nie potrafią wyjaśnić wszystkich mechanizmów odpowiedzialnych za ludzkie myślenie i świadomość.

Sukcesy współczesnej neurobiologii mogą wprawić nas w nieuprawniony optymizm na temat naszej wiedzy o mózgu. Tymczasem wciąż więcej nie wiemy, niż wiemy. Coraz lepiej rozumiemy podstawowe mechanizmy jego działania, ale nadal nie potrafimy wyjaśnić, w jaki sposób powstają nasze wyższe funkcje poznawcze, a przede wszystkim, czym jest samoświadomość. Neurobiologia robi ogromne postępy, jednak do pełnego zrozumienia mózgu wciąż przed nami bardzo długa droga. Najciekawsze odkrycia mogą być jeszcze przed nami – podsumowuje prof. Jerzy Mozrzymas

Tegoroczny Nobel pokazuje, że naukowcy otrzymali narzędzie umożliwiające zadawanie mózgowi coraz dokładniejszych pytań. Badacze z Wrocławia próbują dzięki niemu ustalić, jak powstają i utrwalają się zmiany, od których zależy nasza zdolność do uczenia się.

Źródła: The Nobel Prize, Karolinska Institutet, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu, Nauka w Polsce PAP, Narodowe Centrum Nauki, Stanford Medicine, Nature.

Ewa Gładysz