Изследователите откриват ключовете за дългосрочната памет

Изследователите откриват ключовете за дългосрочната памет

One seed at a time, protecting the future of food | Cary Fowler (Може 2019).

Anonim

След 30-годишно претърсване професор Брандеа открива молекулата, която съхранява дългосрочни спомени - това се нарича протеин киназа, зависима от калций / калмодулин, или CaMKII за кратко. Резултатите бяха публикувани на 27 септември в онлайн изданието на Neuron .

Пробивът бе постигнат от лабораторията на Джон Лисман '66, председател на Zalman Abraham Kekst в Невронни науки. Първият автор на книгата е Том Росфети, бивш студент на Лисман, който сега е в университета за медицински науки "Weill Cornell".

Откриването на молекулата на паметта решава една от най-старите мистерии в невронауката - как мозъкът ни създава и запазва дългосрочни спомени? Находката също така открива радикално нови пътища за изследване на мозъка. Един ден, като насочваме вниманието към CaMKII, може да сме в състояние да изтрием спомените, които са в основата на травмата или наркоманията. Макар че това би повдигнало сериозни етични въпроси, то би могло също така да ни позволи да променим миналото си, като изтрием спомените за нещастни преживявания.

Установено е също, че CaMKII играе роля в болестта на Алцхаймер. Никога не е било ясно дали заболяването изтрива дългосрочни спомени или ако те останат присъстващи, но все още недостъпни за припомняне. По-доброто разбиране на CaMKII може да реши това.

"Също както е невъобразимо, че можем да разберем клетките, ако не разберем ДНК, е невъобразимо, че можете да разберете паметта, ако не знаете каква молекула я съхранява", казва Лисман.

Паметта може да се окаже абстрактна или нематериална, но всъщност е биохимичен процес, който се осъществява в мозъка. Това включва неврони, които комуникират помежду си чрез "жиците" или синапсите, които ги свързват.

Пътят, който следва електрохимичният сигнал, тъй като непрекъснато се движи от неврон до синапс, към неврон, представлява памет. Винаги, когато имате тази памет, се активира същия път. И колкото повече се активира, толкова повече се свързва в мозъчната верига. В крайна сметка това става дългосрочна памет.

Активирането изисква също ензими, молекули, които предизвикват химични реакции. Проблемът е, че тези ензими не съществуват повече от седмица. Ако паметта трябва да издържи, изглежда, че ензимите ще трябва да продължат да функционират в продължение на години или дори десетилетия.

След като ензимите се изключат, очакваме спомените да вървят с тях. "Това стана свещен граал в невронауката", казва Лисман. "Как една молекула в мозъка ви може да служи като спомен? Как естеството постига това?"

От средата на 80-те години на миналия век Лисман започва да подозира, че ензимът CaMKII може да бъде решението на този загадки.

Когато молекулата CaMKII спре да работи, тя може да бъде реактивирана от друг CaMKII. Това означава, че винаги съществуват множество CaMKII молекули, които да заменят мястото на CaMKII, което е спряло да работи. На теория, Лисман разсъждава, клъстерите на CaMKII могат да наемат заместващи молекули, без да губят цялостната си функция. Това би означавало, че клъстерите биха били, всъщност, дълготрайни, дори ако техните молекули съставки постоянно се променяха. - Невероятното нещо за КаМКII - казва Лисман, е, че щом го включите, то остава повече или по-малко завинаги.

В този смисъл CaMKII "съхранява" паметта. Тя става молекулата, чиято постоянност гарантира, че паметта не избледнява. Въпреки многобройните други биохимични промени в мозъка, той запазва запис на това, което трябва да направи, за да издържи паметта.

Лисман непрекъснато се отдалечаваше от изследванията си върху CaMKII до 2009 г., когато започна да изглежда, че той не е бил наред. Изследователи от SUNY Downstate Medical Center твърдят, че показват, че друг киназен ензим, наречен PKMzeta, е молекулата, която съхранява спомени. Той събра международно внимание.

Лисман обаче не се отказа, а през следващите няколко години допълнителни проучвания поставят под съмнение констатациите на екипа на SUNY Downstate.

За да докаже, че е прав, Лисман изпълнява същия набор от експерименти с CaMKII, както групата SUNY Downstate имаше с PKMzeta. Той и екипът му поставиха плъх на въртяща се платформа. Всеки път, когато животното преминава определено място, то получава малък шок. Накрая животното се научи да избягва шоковата зона, като се движи в обратната посока.

Лисман и неговият екип след това изключили CaMKII молекулите вътре в мозъка на гризачите. Плъхът престана да излиза от платформата, за да избегне шока. Паметта на животното за местоположението на зоната на шока беше изтрита.

В модела, който Лисман развива, химическите реакции, причинени от CaMKII, работят за укрепване на синаптичните връзки между невроните. В крайна сметка тези връзки стават постоянни, създавайки верига от неврони и синапси, свързани помежду си за добро. Това е веригата, която се превръща в дългосрочна памет.

Популярни Публикации

Препоръчано