Nowe badanie odkryło rolę specyficznej cząsteczki w mózgu, która pomaga utrzymać długotrwałą pamięć.
Niektóre wspomnienia trwają całe życie – a teraz naukowcy ujawnili rodzaj molekularnego „kleju”, który pomaga tym wspomnieniom. Wspomnienia powstają, gdy zbiory neuronów w obszarze mózgu zwanym hipokampem aktywują się w odpowiedzi na określone doświadczenie. Za każdym razem, gdy przypominasz sobie to doświadczenie, aktywuje się ten sam zestaw komórek. Gdy jeden neuron wielokrotnie aktywuje inny, połączenie między tymi neuronami się wzmacnia.
Z biegiem czasu ten proces w hipokampie, wraz z powiązaną aktywnością w innych regionach mózgu, utrwala krótkoterminowe wspomnienie w długoterminowe. Aby utrzymać te długotrwałe wspomnienia, komórki mózgowe wytwarzają białka, które pomagają wzmacniać połączenia, czyli synapsy, między neuronami. Jednym z kluczowych białek jest enzym PKMzeta, który jest stale wytwarzany przez neurony. Jednak pozostaje pytanie, jak ten enzym „wie”, do których synaps się udać, aby zapewnić, że niektóre wspomnienia pozostaną z nami na zawsze.
W nowym badaniu naukowcy uważają, że znaleźli odpowiedź: nieznana wcześniej cząsteczka o nazwie KIBRA przykleja enzym do silnych synaps i przywołuje nowy PKMzeta, gdy stary się degraduje. Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w środę (26 czerwca) w czasopiśmie Science Advances.
Wcześniejsze badania sugerowały, że różne wersje cząsteczki KIBRA są związane z różnicami w wydajności pamięci, zarówno lepszej, jak i gorszej. KIBRA była również już znana z interakcji z enzymem PKMzeta w hipokampie myszy. Dlatego naukowcy postanowili zagłębić się w tę interakcję.
W eksperymentach laboratoryjnych zespół badał, czy blokowanie interakcji między KIBRA a PKMzeta wpływa na to, jak dobrze myszy radzą sobie w testach długoterminowej pamięci. Testy te obejmowały sprawdzenie, czy myszy potrafią pamiętać, aby unikać wchodzenia na obszar, gdzie wcześniej były rażone prądem.
Blokowanie interakcji między KIBRA a PKMzeta osłabiało długoterminową pamięć przestrzenną myszy – innymi słowy, ich zdolność do unikania strefy rażenia prądem. W osobnym eksperymencie, gdy interakcja KIBRA-PKMzeta pozostawała nietknięta, zespół odkrył, że nawet gdy PKMzeta degradował się zgodnie z oczekiwaniami, nowe kompleksy KIBRA i PKMzeta formowały się w hipokampie. To z kolei pomagało utrzymać pamięć myszy o strefie rażenia prądem przez miesiąc.
Wcześniejsze prace tego samego zespołu wykazały, że jeśli naukowcy zwiększą ilość PKMzeta w mózgu gryzonia, wydaje się, że wzmacnia to słabe długoterminowe wspomnienia, które z czasem zanikły. Początkowo zaskoczyło to naukowców, ponieważ spodziewali się, że PKMzeta wzmocni synapsy losowo, a nie specyficznie te związane z długoterminową pamięcią.
Nowe odkrycia sugerują jednak, że KIBRA działa jak „klej”, przyklejając się do tych silnych synaps i kierując do nich PKMzeta, co wyjaśnia to zjawisko.
Badania są na wczesnym etapie. Jednak w przyszłości może być możliwe wykorzystanie tej wiedzy do leczenia zaburzeń mózgu powodujących utratę pamięci, takich jak choroba Alzheimera, powiedział współautor badania, André Fenton, profesor nauk neuronowych na Uniwersytecie Nowojorskim. Takie terapie mogłyby działać, używając KIBRA do dostarczania PKMzeta lub podobnych cząsteczek do osłabionych synaps.
Jednak w przypadku neurodegeneracyjnych chorób, takich jak Alzheimer, warunki te uszkadzają i ostatecznie zabijają neurony w mózgu. Oznacza to, że tego rodzaju terapia teoretycznie działałaby tylko tak długo, jak długo istnieją synapsy do wzmocnienia.
„Mamy jeszcze wiele do zrobienia, aby przekształcić opis tych cząsteczek w to doświadczenie, które cenimy – to, co nazywamy pamięcią, wiarą, intencją i tak dalej,” powiedział Fenton.
Źródło: Live Science
