Спомените, изгубени от Амнезия, могат да бъдат извлечени

Нова статия от изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) предполага, че активирането на мозъчните клетки със светлинна терапия може да активира изгубените спомени.

Както е обсъдено в статия, публикувана в списанието Наука, технологията за извличане на изгубените спомени е известна като оптогенетика.

Природата на амнезията е горещо обсъждан въпрос в неврологията според д-р Сусуму Тонегава, професор в Катедрата по биология на MIT и директор на центъра RIKEN-MIT в Института за обучение и памет Picower. Тонегава ръководи изследването на водещите автори Томас Райън, Дирадж Рой и Мишел Пигнатели.

Изследователите по неврология от много години поставят под въпрос дали ретроградната амнезия - която може да последва травматично нараняване, стрес или заболявания като болестта на Алцхаймер - е причинена от увреждане на определени мозъчни клетки, което означава, че паметта не може да бъде съхранена, или ако достъпът до тази памет по някакъв начин е блокиран , предотвратявайки изземването му.

„Повечето изследователи подкрепят теорията за съхранението, но ние показахме в тази статия, че тази теория на мнозинството вероятно е погрешна“, каза Тонегава. „Амнезията е проблем с увреждането на извличането.“

По-рано изследователите на паметта предположиха, че някъде в мозъчната мрежа има популация от неврони, които се активират по време на процеса на придобиване на памет, причинявайки трайни физически или химични промени.

Ако впоследствие тези групи неврони се активират отново от спусък, като например конкретна гледка или мирис, например, цялата памет се извиква. Тези неврони са известни като „енграмни клетки на паметта“.

През 2012 г. изследователите от MIT са използвали оптогенетиката, в която протеините се добавят към невроните, за да им позволят да се активират със светлина, за да демонстрират за първи път, че такава популация от неврони наистина съществува в област на мозъка, наречена хипокампус.

Досега обаче никой не е успял да покаже, че тези групи неврони се подлагат на трайни химически промени, в процес, известен като консолидация на паметта.

Една такава промяна, известна като „дългосрочно потенциране“ (LTP), включва укрепването на синапсите, структурите, които позволяват на групи неврони да изпращат сигнали един на друг, в резултат на обучение и опит.

За да разберат дали тези химически промени наистина се случват, изследователите първо идентифицират група енграмни клетки в хипокампуса, които, когато се активират с помощта на оптогенетични инструменти, са в състояние да изразят памет. Когато след това записаха активността на тази конкретна група клетки, те откриха, че свързващите ги синапси са били укрепени.

„Успяхме да докажем за първи път, че тези специфични клетки - малка група от клетки в хипокампуса - са претърпели това увеличаване на синаптичната сила“, каза Тонегава.

След това изследователите се опитаха да открият какво се случва със спомените без този процес на консолидация. Чрез прилагане на съединение, наречено анизомицин, което блокира синтеза на протеини в невроните, веднага след като мишките са формирали нова памет, изследователите са успели да предотвратят укрепването на синапсите.

Когато се върнаха един ден по-късно и се опитаха да активират отново паметта с помощта на емоционален спусък, те не можаха да намерят следа от нея. "Така че, въпреки че клетките на енграм са там, без синтеза на протеини тези клетъчни синапси не се засилват и паметта се губи", каза Тонегава.

Но изумително, когато след това изследователите реактивираха блокираните от синтеза на протеини енграмни клетки с помощта на оптогенетични инструменти, те откриха, че мишките проявяват всички признаци на припомняне на паметта изцяло.

„Ако тествате изземването на паметта с естествени тригери за изземване при третирано с анизомицин животно, това ще бъде амнезия, не можете да предизвикате изземване на паметта“, каза Тонегава. „Но ако отидете директно до предполагаемите клетки, носещи енграм, и ги активирате със светлина, можете да възстановите паметта, въпреки факта, че не е имало LTP.“

По-нататъшни проучвания, проведени от групата на Tonegawa, показват, че спомените се съхраняват не в синапси, подсилени от синтеза на протеин в отделни енграмни клетки, а във верига или „път“ на множество групи енграмни клетки и връзките между тях.

„Предлагаме нова концепция, в която има пътека на ансамбъл на енграм или верига за всяка памет“, каза той.

„Тази схема обхваща множество мозъчни области и ансамблите на енграмните клетки в тези области са свързани специално за определена памет.“

Новото изследване разделя механизмите, използвани в паметта за съхранение, от тези за извличане на памет, според Райън.

„Укрепването на енграмните синапси е от решаващо значение за способността на мозъка да осъществява достъп или да извлича тези специфични спомени, докато пътищата за свързване между клетките на енграма позволяват кодирането и съхраняването на самата информация за паметта“, каза той.

Експертите доволни, че констатациите са новаторски, тъй като предполагат, че промените в синаптичната сила и в свойствата на гръбначния стълб може да не са толкова критични за паметта, както се е смятало някога, тъй като при определени условия изглежда възможно да се нарушат тези промени и все пак да се запази паметта “, каза д-р. Алчино Силва, директор на Интегративния център за обучение и памет в Калифорнийския университет в Лос Анджелис.

"Вместо това изглежда, че тези промени може да са необходими за извличане на паметта, мистериозен процес, който досега е избягвал невролозите."

Източник: Масачузетски технологичен институт