Jak kluczowe białko poprawia pamięć i uczenie się w dorosłym mózgu
Białko, które odgrywa kluczową rolę we wczesnym rozwoju neuronalnym, jest również niezbędne do uczenia się i zapamiętywania w dorosłym mózgu.
Białko zwane netryną wzmacnia połączenia między komórkami mózgowymi.
Tak wynika z ostatnich badań prowadzonych przez Montreal Neurological Institute and Hospital (The Neuro), instytut dydaktyczny i badawczy Uniwersytetu McGill w Kanadzie.
Naukowcy już wiedzieli, że netryna jest niezbędna dla rozwoju mózgu embrionalnego i niemowlęcego, gdzie pomaga w tworzeniu połączeń między komórkami mózgowymi lub neuronami.
Ostatnie badania pokazują, że białko wzmacnia również te połączenia nerwowe, czyli synapsy, w hipokampie mózgu dorosłego, obszarze zaangażowanym w pamięć i uczenie się.
Dziennik Raporty komórkowe Niedawno opublikował artykuł na temat badań, które zespół przeprowadził na komórkach z rozwijających się mózgów dorosłych szczurów.
„To była tajemnica”, komentuje starszy autor badań, dr Timothy E. Kennedy, który prowadzi laboratorium badawcze w The Neuro, „dlaczego neurony miałyby kontynuować wytwarzanie netryny w dorosłym mózgu po tym, jak wszystkie połączenia zostały już wykonane w okresie niemowlęcym”.
Klucz molekularny do wzmocnienia synaps
Według dr Kennedy'ego naukowcy zauważyli, że neuron uwalnia netrynę, gdy staje się aktywny. Białko wzmacnia połączenie z sąsiednim neuronem, sygnalizując dwóm neuronom, aby „wzmocniły synapsę”.
Niedawne badanie jest kontynuacją długiej pracy, która rozpoczęła się prawie siedem dekad temu, kiedy Donald Hebb, profesor psychologii na Uniwersytecie McGill, zaproponował swoje pomysły na to, jak mózg uczy się i tworzy wspomnienia.
To, co później zyskało tytuł Teorii Hebbian, jego idee miały na celu wyjaśnienie, w jaki sposób obwody neuronowe rozwijają się w wyniku doświadczenia.
Hebb utrzymywał, że siła lub słabość połączeń synaptycznych zależy od tego, jak często są używane: im częściej są używane, tym silniejsze i szybsze stają się.
W swojej książce z 1949 roku Organizacja zachowania: teoria neuropsychologicznaopisał, jak wyobrażał sobie proces wzmacniania synaps. Kiedy jeden neuron jest wystarczająco blisko drugiego i wciąż go odpala, „w jednej lub obu komórkach zachodzi pewien proces wzrostu lub przemiana metaboliczna”.
„Mówimy”, wyjaśnia dr Kennedy, „że ten nowy mechanizm molekularny, który odkryliśmy 69 lat później, ma kluczowe znaczenie dla tej teorii”.
Zmiany synaptyczne leżą u podstaw pamięci, uczenia się
To właśnie publikacja w 1957 r. Przełomowego artykułu Brendy Milner, która ukończyła doktorat w Neuro pod kierunkiem Hebba, przedstawiła ideę, że hipokamp mózgu odgrywa kluczową rolę w niektórych rodzajach pamięci i uczenia się.
„Jeśli sprowadzisz to do jednej cząsteczki”, kontynuuje dr Kennedy, „regulowane uwalnianie netryny jest niezbędne dla tego rodzaju zmian synaptycznych, które leżą u podstaw zmian w neuronie, które są zaangażowane w uczenie się i zapamiętywanie, czym był Milner rozmawiać o."
On i jego koledzy zauważyli również, że aby wzmocnić synapsy, netryna musi zostać uwolniona do „przestrzeni zewnątrzkomórkowej”.
To sprawiło, że zaczęli się zastanawiać, jakie dodatkowe możliwości interakcji z innymi neuronami może to zapewnić.
Badania genów wykazały zaangażowanie netryny w choroby niszczące tkankę mózgową, w tym stwardnienie zanikowe boczne, chorobę Parkinsona i chorobę Alzheimera. Jednak nie zidentyfikowały one żadnych podstawowych mechanizmów.
„Wcześniej nieodkryty cel”
Podsumowując, praca znacząco pogłębia naszą wiedzę na temat tego, jak mózg tworzy i przechowuje wspomnienia - mówi zespół.
„Stwarza również nowy, nieodkryty wcześniej cel chorób wpływających na pamięć” - mówi główny autor badania Stephen Glasgow, współpracownik naukowy w The Neuro.
Dr Kennedy sugeruje, że idealnym sposobem na zachowanie funkcji pamięci byłoby posiadanie leków ukierunkowanych na aktywność molekularną synaps.
Niedawne badania mózgu dorosłego ujawniły wiele nieaktywnych połączeń synaptycznych. Nie ma w nich nic złego - są po prostu „zgaszone, jak żarówki” - wyjaśnia.
Spekuluje, że może istnieć „rezerwuar synaps, które można wykorzystać do zmiany siły połączeń między neuronami”.
Jeśli tak się stanie, on i jego koledzy uważają, że „znaleźli molekularny mechanizm włączania tych synaps”.
Mając na uwadze takie pomysły, planują teraz dowiedzieć się, co dzieje się z neuronami, gdy dostarczają lub pozbawiają je netryny.
„Zidentyfikowaliśmy ogromny cel dla narkotyków”.
Dr Timothy E. Kennedy
