Naudodami sudėtingą smegenų vaizdavimo sistemą, Johnso Hopkinso medicinos neurologai teigia, kad jie sėkmingai iš naujo suaktyvino tam tikrą pelėms skirtą atminties grandinę, todėl jos ieškojo prieglobsčio, kai prieglobsčio iš tikrųjų nėra.
Tyrėjai teigia, kad tyrimas, paskelbtas rugsėjo 27 d Gamtos neuromokslaigerina supratimą apie tai, kaip žinduolių smegenyse struktūrizuojami prisiminimai. Išvados vieną dieną gali parodyti naujus būdus, kaip sulėtinti arba užkirsti kelią atminties praradimui, lydinčiam Alzheimerio ir kitų neurodegeneracinių ligų.
Konkrečiai, komanda išsiaiškino, kad stimuliuojantys neuronus dviejose pelių smegenų srityse – branduolyje accumbens, taip pat žinomas kaip smegenų „malonumo centras“, atsakingas už nuo dopamino priklausomo elgesio perteikimą, ir nugaros periaqueductal pilka (dPAG), atsakinga už gynybinį elgesį. vėl suaktyvino „erdvinę atmintį“ ir paskatino peles ieškoti prieglobsčio.
„Kai mes dirbtinai iš naujo suaktyviname tas atminties grandines smegenyse, tai priverčia pelę daryti tą patį, ką ji darė natūraliai, net ir be baimės dirgiklių, dėl kurių jos iš pradžių ieško prieglobsčio“, – sako vyresnysis autorius Hyungbae Kwon, Ph. ., Johnso Hopkinso universiteto medicinos mokyklos neuromokslų docentas.
Mokslininkai teigia, kad jie siekė nustatyti, kurios smegenų sritys yra atsakingos už naršymą aplinkoje, o tai yra aukšto lygio žinduolių, įskaitant žmones, pažinimo funkcija. Taigi šie eksperimentai, kurių metu buvo patikrinta, ar tokias kognityvines smegenų funkcijas galima atkurti atsitiktinai, gali būti pritaikyta suprasti, kaip kiti žinduoliai elgiasi, suvokia ir jaučia savo aplinką.
Naujuose eksperimentuose mokslininkai pirmiausia leido laboratorinėms pelėms tyrinėti savo aplinką dėžėje, kurios kampe buvo pastogė. Komanda pateikė keletą vaizdinių ženklų, įskaitant trikampius, apskritimus ir skirtingų spalvų juosteles, kad padėtų pelėms rasti prieglaudą pagal netoliese esančius orientyrus. Pelės aklimatizavosi prie vietovės septynias minutes, įeidamos ir išeidamos iš prieglaudos.
Tada mokslininkai pridėjo vaizdinį ar girdimąjį signalą, kad paskatintų juos ieškoti prieglobsčio, taip pat suformuodami erdvinę atmintį, palyginti su jų buvimo vieta ir vaizdiniais ženklais.
Norėdami selektyviai pažymėti prieglobsčio atminties neuronus, mokslininkai naudojo šviesa aktyvuojamą genų ekspresijos perjungimo sistemą, vadinamą Cal-light, kurią Kwonas sukūrė 2017 m. Kai mokslininkai nustatė šiuos neuronus branduolio branduolyje, jie įjungė genų, susijusių su jas, suaktyvindamas prieglobsčio ieškančią atmintį pelėse, taip pat suaktyvindamas dPAG neuronus.
Savo ruožtu pelės ieškojo dėžės ploto, kur kadaise buvo prieglauda, kai nebuvo nei pradinės grėsmės, nei pastogės.
Norėdami pasiekti šį tašką, mokslininkai pirmiausia selektyviai suaktyvino neuronus, esančius branduolyje, o po to atskirai dPAG, kad sužinotų, ar neuronų įjungimas tik vienoje smegenų srityje sukels tokį elgesį.
„Nuostabu, kad mes nustatėme, kad pelės neieškojo prieglobsčio, kai aktyvavome neuronus vien tik branduolyje”, – sako Kwonas. „Kadangi įjungus dPAG neuronus, pelės reaguodavo atsitiktinai, bet nenuvedė jų konkrečiai į vietą, kur jos anksčiau ieškojo prieglobsčio.
„Sistema „Cal-light“ leido mums pasirinktinai pažymėti konkrečią smegenų funkciją, kuri padėjo mums nustatyti atmintį ląstelių lygiu“, – sako Kwonas.
Galiausiai Kwonas teigia, kad šis tyrimas galėtų būti pagrindas Alzheimerio liga sergančių žmonių atminties grandinių iš naujo suaktyvinimui arba inžinerijai.
„Jei suprasime makro lygio atminties struktūrą, galime sukurti veiksmingesnes strategijas neurodegeneracinių ligų prevencijai arba sulėtinimui naudojant šį metodą“, – sako jis.
Tyrėjai teigia, kad tikisi suprasti visos smegenų atminties struktūrą, selektyviai pažymėdami ir iš naujo suaktyvindami neuronus, atliekančius skirtingas funkcijas įvairiose smegenų srityse, kurios lemia kitokį specifinį elgesį.
„Supratimas, kaip visos šios atminties grandinės veikia kartu, padės mums geriau suprasti smegenų veiklą“, – sako jis.
Kiti tyrime dalyvaujantys mokslininkai yra Kanghoon Jung, Sarah Krüssel, Sooyeon Yoo, Benjaminas Burke'as, Nicholas Schappaugh, Youngjin Choi ir Sethas Blackshaw iš Johnso Hopkinso; Myungmo An iš Max Planck Floridos neuromokslų instituto; Zirong Gu ir Rui M. Costa iš Zuckermano proto smegenų elgesio instituto Kolumbijos universitete ir Alleno instituto.