Tyrimas, paskelbtas m Gamta Baylor College of Medicine mokslininkai pakeičia atminties supratimą. Iki šiol prisiminimai buvo aiškinami smegenų ląstelių, vadinamų neuronais, kurie reaguoja į mokymosi įvykius ir kontroliuoja atminties prisiminimą, veikla.
Baylor komanda išplėtė šią teoriją parodydama, kad neneuronų ląstelių tipai smegenyse, vadinami astrocitais – žvaigždės formos ląstelėmis, taip pat saugo prisiminimus ir dirba kartu su neuronų grupėmis, vadinamomis engramomis, kad reguliuotų prisiminimų saugojimą ir atkūrimą.
„Vyrauja mintis, kad prisiminimų formavimas ir prisiminimas apima tik neuronų engramas, kurias suaktyvina tam tikri išgyvenimai ir kurios išlaiko bei atkuria atmintį“, – sakė atitinkamas autorius dr. Benjaminas Deneenas, profesorius ir dr. Russellas J. ir Marian K. Blattner Neurochirurgijos katedros pirmininkas, Vėžio neurologijos centro direktorius, Dan L Duncan visapusio vėžio centro Baylor narys ir Jan ir Dan Duncan neurologinių tyrimų instituto pagrindinis tyrėjas.
„Mūsų laboratorija jau seniai tyrinėjo astrocitus ir jų sąveiką su neuronais. Mes nustatėme, kad šios ląstelės glaudžiai sąveikauja viena su kita tiek fiziškai, tiek funkciniu požiūriu, ir tai yra būtina tinkamai smegenų veiklai. Tačiau astrocitų vaidmuo prisiminimų saugojimas ir atkūrimas anksčiau nebuvo tiriamas“, – sakė Deneen.
Astrocitai skatina atminties atkūrimą
Mokslininkai pradėjo kurdami visiškai naują laboratorinių priemonių rinkinį, skirtą astrocitų, susijusių su atminties smegenų grandinėmis, identifikavimui ir tyrimui.
Įprastą eksperimentą sudarė, pirma, pelių kondicionavimas, kad jos pajustų baimę ir „sušaltų“ patekusios į tam tikrą situaciją. Kai pelės po kurio laiko buvo grąžintos į tą pačią situaciją, jos sustingdavo, nes prisimindavo. Jei tos pačios pelės būtų patalpintos į kitokią situaciją, jos nesušaltų, nes tai nėra pradinis kontekstas, kuriame jos buvo sąlygotos jausti baimę.
„Dirbdami su šiomis pelėmis ir su mūsų naujais laboratoriniais įrankiais galėjome parodyti, kad astrocitai vaidina svarbų vaidmenį atmintyje“, – sakė vienas iš pirmųjų autorių dr. Wookbong Kwon, Deneen laboratorijos doktorantas.
Tyrėjai rodo, kad mokymosi įvykių, tokių kaip baimės sąlygojimas, metu astrocitų pogrupis smegenyse išreiškia c-Fos geną. Astrocitai, ekspresuojantys c-Fos, vėliau reguliuoja grandinės funkciją toje smegenų srityje.
„C-Fos ekspresuojantys astrocitai yra fiziškai artimi engramų neuronams“, – sakė pirmasis autorius dr. Michaelas R. Williamsonas, Deneen laboratorijos doktorantas.
„Be to, mes nustatėme, kad engramų neuronai ir fiziškai susijęs astrocitų ansamblis taip pat yra funkciškai susiję. Suaktyvinus astrocitų ansamblį, specifiškai stimuliuojama sinapsinė veikla arba ryšys atitinkamo neurono engramoje. Šis astrocitų ir neuronų ryšys teka abiem kryptimis; astrocitai ir neuronai priklauso nuo kiekvieno. kitas“.
Kai pelės buvo tokioje situacijoje, kuri nebuvo susijusi su baime, jos nesušaldavo. „Tačiau kai šiose pelėse astrocitų ansamblis buvo suaktyvintas nebaimingoje aplinkoje, gyvūnai sustingo, o tai rodo, kad astrocitų aktyvacija skatina atminties prisiminimą“, – sakė Kwonas.
Norėdami geriau suprasti, kas tarpininkauja astrocitų ansamblių aktyvumui atmintyje, mokslininkai ištyrė geną NFIA.
„Mūsų laboratorija anksčiau parodė, kad astrocitinė NFIA gali reguliuoti atminties grandines, tačiau nežinoma, ar ji veikia astrocitų ansambliuose, kad sureguliuotų atminties saugojimą ir atmintį“, – sakė Williamsonas.
Komanda nustatė, kad astrocitai, suaktyvinti mokymosi įvykiais, turi padidėjusį NFIA baltymo kiekį, o užkertant kelią NFIA gamybai šiuose astrocituose slopinamas atminties prisiminimas. Svarbu tai, kad šis slopinimas priklauso nuo atminties.
„Kai mes pašalinome NFIA geną astrocituose, kurie buvo aktyvūs mokymosi įvykio metu, gyvūnai negalėjo prisiminti konkrečios atminties, susijusios su mokymosi įvykiu, tačiau jie galėjo prisiminti kitus prisiminimus“, – sakė Kwonas.
„Šie atradimai byloja apie astrocitų vaidmens atmintyje prigimtį“, – sakė Deneen.
„Su mokymusi susijusių astrocitų ansambliai yra specifiniai tam mokymosi įvykiui. Astrocitų ansambliai, reguliuojantys baimingos patirties prisiminimą, skiriasi nuo tų, kurie dalyvauja prisiminti skirtingą mokymosi patirtį, taip pat skiriasi ir neuronų ansamblis.”
Dabartinis tyrimas atskleidžia išsamesnį dalyvaujančių žaidėjų ir veiklos, vykstančios smegenyse atminties formavimosi ir prisiminimo metu, vaizdą.
Be to, tyrimas suteikia naują perspektyvą tiriant žmogaus sąlygas, susijusias su atminties praradimu, pvz., Alzheimerio ligą, taip pat sąlygas, kai prisiminimai kartojasi ir kuriuos sunku nuslopinti, pavyzdžiui, potrauminio streso sutrikimą.
Prie šio darbo taip pat prisidėjo Junsung Woo, Yeunjung Ko, Ehson Maleki, Kwanha Yu, Sanjana Murali ir Debosmita Sardar. Jie visi yra susiję su Baylor College of Medicine.