Motorul molecular al memoriei

 

S-ar putea ca la intrebarea „Cum functioneaza memoria?“ sa raspundem in curand pornind de la identificarea unei molecule si a unui proces de tip „cascada“. Formarea si stocarea unor continuturi de memorie este un proces fizic care presupune tot felul de procese de distrugere si de constructie in interiorul creierului.

Elementul de baza al acestui proces este sinapsa, jonctiunea dintre neuroni si locul in care se petrec transferurile de substante chimice in creier. Invatarea, stocarea de noi continuturi de memorie inseamna, la nivelul creierului, reconfigurari si reconstruiri de sinapse prin care neuronii sunt « echipati » chimic in asa fel incat sa raspunda mai rapid la anumite semnale. Cum se intampla acest lucru ?

Cascade moleculare

Una dintre cele mai interesante intrebari in studiul modificarilor sinaptice este cea privind modalitatile in care acestea se declanseaza. Care sunt substantele chimice care « incep » procesul si cum ajung ele in sinapse?

Un studiu recent realizat la Duke University, de o echipa condusa de Michael Ehlers, a dus la identificarea unei proteine responsabile pentru acest lucru. Rezultatele studiului, publicate in revista Cell, descriu functionarea unui adevarat « motor molecular » al memoriei.

Despre ce este vorba? A fost studiat un anumit tip de modificare sinaptica, un subiect predilect de cercetare pentru specialistii din domeniu, un proces numit potentare de lunga durata, sau LTP (long term potentiation).

L-am intrebat pe dr. Andrei Miu, de la Facultatea de Psihologie a Universitatii Babes Bolyai din Cluj, cum arata astfel de studii.
 

O parte din cascada moleculara Foto: Hotnews

"LTP a fost pentru prima data descris in 1966, cand Tim Bliss si Terje Lomo au aratat ca aplicarea unor stimuli electrici de frecventa mare la nivelul neuronilor din hipocampul iepurelui face ca neuronii cu care acestia fac sinapsa sa raspunda mai eficient . Bliss si Lomo au sugerat ca aceasta eficientizare a sinapselor ar putea semana cu modificarile din creierul uman care sustin invatarea si memoria. Ideea se potrivea cu modelul teoretic propus in anii 1940 de Donald Hebb. Teoria spunea ca pentru a intari o sinapsa, trebuie sa fie activati concomitent atat neuronii pre-, cat si cei post-sinaptici. Cu alte cuvinte, procesul numit LTP era un bun candidat pentru neuroplasticitatea sinaptica asociata cu invatarea."

Urmatorul pas a fost oarecum neasteptat si a insemnat aparitia in peisaj a unei.... moluste marine, numite Aplysia Californica (foto). Neurobiologul american Eric Kandel a aratat ca in circuitele nervoase ale Aplysia Californica se produc procese asemanatoare LTP-ului in situatii de « invatare », adica atunci cand molusca isi insuseste reflexe conditionate de aparare. Ba, mai mult, se pare ca putem gasi la aceasta molusca procese asemanatoare cu memoria de lunga si de scurta durata.

Foto : Aplysia Californica

Dr. Andrei Miu: "Modificarile sinaptice de tip LPT descoperite la Aplysia aveau stadii timpurii si tarzii, care pareau sa corespunda fazelor memoriei, de scurta si lunga durata. Dar poate ca problema cea mai importanta din etapa clasica a studiilor despre LTP a fost furnizata de cercetarile lui Richard Morris, cel care a aratat in anii 1980 ca blocarea LTP-ului se asociaza cu reducerea performantelor de invatare ale sobolanilor pusi intr-un labirint cu apa. Ca urmare, LTP a ajuns sa fie folosit in ultimii ani ca model al neuroplasticitatii asociate cu invatarea si incet, incet, cercetatorii au identificat intreaga cascada de modificari moleculare care sustine acest mecanism. Numai in anii 1990 au fost peste 700 de studii despre LTP."

Cum functioneaza LTP (potentarea de lunga durata)

Ce s-a descoperit in ultimii ani a fost ca atunci cand neuronul presinaptic este stimulat electric pentru a induce potentarea de lunga durata, se declanseaza o cascada de mesageri moleculari in interiorul sinapsei si acesta este procesul care determina eliberarea unor neurostransmitatori. Acestia, mai departe, difuzeaza spre membrana neuronului postsinaptic si activeaza acolo o serie de receptori care declanseaza, la randul lor, o alta cascada de mesageri moleculari.

Pentru ca procesul sa se produca, insa, trebuie sa se intample o serie de lucruri « curioase »: pe suprafata membranei postsinaptice trebuie sa apara un numar crescut de receptori de un anumit tip, pe care cercetatorii ii numesc AMPA. Acesti receptori sunt stocati in vezicule, sub membrana postsinaptica, insa nimeni n-a reusit pana acum sa explice cum ajung acestia acolo si cum sunt angrenati in procesul de modificare structurala a sinapsei.

Studiul lui Michael Ehlers a identificat molecula care pare sa fie raspunzatoare de acest proces. Se numeste Myo Vb (miozina din clasa V) si ea « mobilizeaza » veziculele cu receptori AMPA si ii transporta la locul in care se amorseaza procesul.

De ce este importanta aceasta descoperire ?

Dr. Andrei Miu: "Studiul lui Ehlers ar putea avea implicatii clinice, dat fiind ca alterari ale LTP ar putea sa contribuie la deficitele de invatare care apar in fenomenele de dependenta, sau in bolile degenerative. Identificarea unor molecule cu rol esential in neuroplasticitatea asociata cu invatarea ar putea indica tinte pentru viitoare tratamente farmacologice care sa reduca deficitele cognitive din aceste boli."

 

 

http://science.hotnews.ro