Var atgūt atmiņas, kas zaudētas amnēzijai
Jauns Masačūsetsas Tehnoloģiskā institūta (MIT) pētnieku raksts liecina, ka smadzeņu šūnu aktivizēšana ar gaismas terapiju var atkal aktivizēt zaudētās atmiņas.
Kā apspriests žurnālā publicētajā rakstā Zinātne, pazaudēto atmiņu iegūšanas tehnoloģija ir pazīstama kā optogenētika.
Amnēzijas būtība ir karsti apspriests jautājums neirozinātnēs, saka Dr Susumu Tonegawa, MIT Bioloģijas katedras profesore un Picower Mācību un atmiņas institūta RIKEN-MIT centra direktore. Tonegava vadīja vadošo autoru Tomasa Raiena, Dheeraja Roja un Mišelas Pignatelli pētījumu.
Neirozinātņu pētnieki daudzus gadus apšauba, vai retrogrādo amnēziju, kas var rasties pēc traumatiskiem ievainojumiem, stresa vai tādām slimībām kā Alcheimera slimība, izraisa konkrētu smadzeņu šūnu bojājumi, tas nozīmē, ka atmiņu nevar saglabāt, vai arī piekļuve šai atmiņai ir kaut kā bloķēta , novēršot tā atsaukšanu.
"Lielākā daļa pētnieku ir atbalstījuši uzglabāšanas teoriju, taču mēs šajā dokumentā esam parādījuši, ka šī vairākuma teorija, iespējams, ir nepareiza," sacīja Tonegava. "Amnēzija ir atgūšanas traucējumu problēma."
Atmiņas pētnieki iepriekš minēja, ka kaut kur smadzeņu tīklā atrodas neironu populācija, kas tiek aktivizēta atmiņas iegūšanas procesā, izraisot ilgstošas fiziskas vai ķīmiskas izmaiņas.
Ja šīs neironu grupas pēc tam tiek atkārtoti aktivizētas, izmantojot, piemēram, noteiktu skatu vai smaržu, tiek atsaukta visa atmiņa. Šie neironi ir pazīstami kā “atmiņas engrama šūnas”.
2012. gadā MIT pētnieki izmantoja optogenētiku, kurā neironiem pievieno olbaltumvielas, lai tos varētu aktivizēt ar gaismu, lai pirmo reizi parādītu, ka šāda neironu populācija patiešām pastāv smadzeņu zonā, ko sauc par hipokampu.
Tomēr līdz šim neviens nav spējis pierādīt, ka šīs neironu grupas patiešām tiek pakļautas ilgstošām ķīmiskām izmaiņām procesā, kas pazīstams kā atmiņas konsolidācija.
Viena no šādām izmaiņām, kas pazīstama kā “ilgtermiņa potencēšana” (LTP), ietver sinapses, struktūru stiprināšanu, kas ļauj neironu grupām mācīšanās un pieredzes rezultātā nosūtīt signālus viens otram.
Lai uzzinātu, vai šīs ķīmiskās izmaiņas patiešām notiek, pētnieki vispirms identificēja hipokampā esošo engramu šūnu grupu, kuras, aktivizējot, izmantojot optogenētiskos rīkus, spēja izteikt atmiņu. Pēc tam, kad viņi reģistrēja šīs konkrētās šūnu grupas darbību, viņi atklāja, ka ir nostiprinātas tās savienojošās sinapses.
"Mēs pirmo reizi varējām pierādīt, ka šīs specifiskās šūnas - neliela šūnu grupa hipokampā - ir piedzīvojušas šo sinaptiskā spēka palielināšanos," sacīja Tonegawa.
Pēc tam pētnieki mēģināja atklāt, kas notiek ar atmiņām bez šī konsolidācijas procesa. Ievadot savienojumu, ko sauc par anizomicīnu un kas bloķē olbaltumvielu sintēzi neironos, tūlīt pēc tam, kad peles bija izveidojušas jaunu atmiņu, pētnieki spēja novērst sinapses nostiprināšanos.
Kad viņi atgriezās vienu dienu vēlāk un mēģināja no jauna aktivizēt atmiņu, izmantojot emocionālu sprūdu, viņi nespēja tai atrast ne pēdas. "Tātad, kaut arī engrama šūnas ir, bez olbaltumvielu sintēzes šīs šūnu sinapses netiek nostiprinātas, un atmiņa tiek zaudēta," sacīja Tonegava.
Bet pārsteidzoši, kad pētnieki pēc tam, izmantojot optoģenētiskos rīkus, atkal aktivizēja olbaltumvielu sintēzē bloķētās engrama šūnas, viņi atklāja, ka pelēm ir visas pazīmes, kas pilnībā atsauc atmiņu.
"Ja jūs pārbaudāt atmiņas atsaukšanu ar dabiskiem atsaukšanas izraisītājiem dzīvniekam, kurš ārstēts ar anizomicīnu, tas būs amnēzija, un jūs nevarat izraisīt atmiņas atsaukšanu," sacīja Tonegava. "Bet, ja jūs dodaties tieši pie domājamām šūnām, kurās ir gravīras, un aktivizējat tās ar gaismu, jūs varat atjaunot atmiņu, neskatoties uz to, ka LTP nav bijis."
Turpmākie Tonegavas grupas veiktie pētījumi parādīja, ka atmiņas tiek glabātas nevis sinapsēs, kuras stiprina olbaltumvielu sintēze atsevišķās engrama šūnās, bet gan vairāku engramma šūnu grupu ķēdē vai “ceļā” un savienojumos starp tām.
"Mēs piedāvājam jaunu koncepciju, kurā katrai atmiņai ir paredzēts engrama šūnu ansambļa ceļš vai ķēde," viņš teica.
"Šī shēma aptver vairākas smadzeņu zonas, un šajās zonās esošie engrama šūnu ansambļi ir savienoti tieši noteiktai atmiņai."
Saskaņā ar Raiena teikto jaunie pētījumi atdala atmiņas glabāšanā izmantotos mehānismus no atmiņas iegūšanas mehānismiem.
"Engramu sinapses stiprināšana ir izšķiroša, lai smadzenes spētu piekļūt šīm konkrētajām atmiņām vai tās izgūt, savukārt savienojamības ceļi starp engrama šūnām ļauj kodēt un saglabāt pašu atmiņas informāciju," viņš teica.
Ekspertu saturs ir atklājums, kas ir revolucionārs, jo liecina, ka izmaiņas sinaptiskajā izturībā un mugurkaula īpašībās var nebūt tik kritiskas atmiņai, kā kādreiz domājams, jo noteiktos apstākļos šķiet, ka ir iespējams šīs izmaiņas izjaukt un tomēr saglabāt atmiņu, ”sacīja Dr. Alcino Silva, Kalifornijas Universitātes Mācīšanās un atmiņas integratīvā centra direktors Losandželosā.
"Tā vietā šķiet, ka šīs izmaiņas var būt nepieciešamas atmiņas iegūšanai, noslēpumainam procesam, kas līdz šim ir izvairījies no neirozinātniekiem."
Avots: Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts
