Spomini, izgubljeni zaradi amnezije, so lahko obnovljeni
Nov članek raziskovalcev z Massachusetts Institute of Technology (MIT) kaže, da lahko aktiviranje možganskih celic s svetlobno terapijo ponovno aktivira izgubljene spomine.
Kot je razloženo v članku, objavljenem v reviji Znanost, tehnologija za pridobivanje izgubljenih spominov je znana kot optogenetika.
Susuma Tonegawa, profesor na oddelku za biologijo MIT in direktor centra RIKEN-MIT na Picowerjevem inštitutu za učenje in spomin, o naravi amnezije je v nevroznanosti vroče vprašanje. Tonegawa je raziskavo vodil vodilni avtorji Tomas Ryan, Dheeraj Roy in Michelle Pignatelli.
Raziskovalci nevroznanosti se že vrsto let sprašujejo, ali je retrogradno amnezijo - ki lahko sledi travmatičnim poškodbam, stresu ali boleznim, kot je Alzheimerjeva bolezen - povzročila poškodba določenih možganskih celic, kar pomeni, da spomina ni mogoče shraniti, ali če je dostop do tega spomina nekako blokiran , ki preprečuje njegov odpoklic.
"Večina raziskovalcev je naklonjena teoriji shranjevanja, vendar smo v tem članku pokazali, da je ta teorija večine verjetno napačna," je dejal Tonegawa. "Amnezija je težava pri iskanju."
Raziskovalci spomina so že prej domnevali, da je nekje v možganski mreži populacija nevronov, ki se med postopkom pridobivanja spomina aktivirajo in povzročajo trajne fizične ali kemične spremembe.
Če se te skupine nevronov pozneje ponovno aktivirajo s sprožilcem, kot je na primer določen vid ali vonj, se prikliče celoten spomin. Ti nevroni so znani kot "celice engrama spomina".
Leta 2012 so raziskovalci MIT uporabili optogenetiko, pri kateri se nevronom dodajo beljakovine, da se aktivirajo s svetlobo, da prvič dokažejo, da taka populacija nevronov resnično obstaja na območju možganov, imenovanem hipokampus.
Vendar do zdaj še nihče ni mogel pokazati, da te skupine nevronov doživljajo trajne kemične spremembe, v postopku, znanem kot konsolidacija spomina.
Ena takšnih sprememb, znana kot »dolgoročno potenciranje« (LTP), vključuje krepitev sinaps, struktur, ki skupinam nevronov omogočajo, da si med seboj pošiljajo signale kot rezultat učenja in izkušenj.
Da bi ugotovili, ali te kemijske spremembe res prihajajo, so raziskovalci najprej identificirali skupino engramskih celic v hipokampusu, ki so ob aktiviranju z uporabo optogenetskih orodij lahko izrazile spomin. Ko so nato zabeležili aktivnost te določene skupine celic, so ugotovili, da so se sinapse, ki jih povezujejo, okrepile.
"Prvič smo lahko dokazali, da so bile te specifične celice - majhna skupina celic v hipokampusu - podvržene povečanju sinaptične moči," je dejal Tonegawa.
Nato so raziskovalci skušali odkriti, kaj se dogaja s spomini, brez tega postopka konsolidacije. Z dajanjem spojine, imenovane anisomicin, ki blokira sintezo beljakovin v nevronih, takoj po tem, ko so miši oblikovali nov spomin, so raziskovalci lahko preprečili krepitev sinaps.
Ko so se en dan kasneje vrnili in poskušali spomin znova aktivirati s čustvenim sprožilcem, o njem niso našli sledi. "Čeprav so celice engrama tam, se te sinteze celic brez sinteze beljakovin ne okrepijo in spomin se izgubi," je dejal Tonegawa.
Toda presenetljivo, ko so raziskovalci nato z optogenetskimi orodji znova aktivirali engramske celice, blokirane s sintezo beljakovin, so ugotovili, da miši kažejo vse znake, da spomin prikličejo v celoti.
"Če preizkusite odpoklic spomina z naravnimi sprožilci odpoklica pri živali, zdravljeni z anisomicinom, bo amnezijak, odpoklica spomina ne boste mogli sprožiti," je dejal Tonegawa. "Če pa greste neposredno do domnevnih celic, ki nosijo engram, in jih aktivirate s svetlobo, lahko obnovite spomin, kljub dejstvu, da ni bilo LTP."
Nadaljnje študije, ki jih je izvedla Tonegawa-ina skupina, so pokazale, da se spomini ne shranjujejo v sinapsah, okrepljenih s sintezo beljakovin v posameznih engramskih celicah, temveč v vezju ali "poti" več skupin engramskih celic in povezavah med njimi.
"Predlagamo nov koncept, v katerem obstaja engramska pot ali vezje engramskih celic za vsak spomin," je dejal.
"To vezje zajema več možganskih področij in ansambli engramskih celic na teh področjih so povezani posebej za določen spomin."
Nova raziskava ločuje mehanizme, ki se uporabljajo pri shranjevanju pomnilnika, od mehanizmov za iskanje pomnilnika, pravi Ryan.
"Krepitev engramskih sinaps je ključnega pomena za sposobnost možganov, da dostopajo do teh specifičnih spominov ali jih pridobivajo, medtem ko poti povezljivosti med engramskimi celicami omogočajo kodiranje in shranjevanje samih spominskih informacij," je dejal.
Strokovnjaki menijo, da so ugotovitve prelomne, saj kažejo, da spremembe sinaptične moči in lastnosti hrbtenice morda niso tako kritične za spomin, kot so nekoč mislili, saj se zdi, da je v nekaterih pogojih mogoče te spremembe motiti in ohraniti spomin, «je dejal dr. Alcino Silva, direktor Integrativnega centra za učenje in spomin na Kalifornijski univerzi v Los Angelesu.
"Namesto tega se zdi, da so te spremembe morda potrebne za iskanje spomina, skrivnosten postopek, ki se je nevroznanstvenikom doslej izogibal."
Vir: Massachusetts Institute of Technology
