Amintirile pierdute pentru amnezie pot fi recuperate

O nouă lucrare a cercetătorilor de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) sugerează că activarea celulelor creierului cu terapia cu lumină poate reactiva amintirile pierdute.

După cum sa discutat într-o lucrare publicată în jurnal Ştiinţă, tehnologia de recuperare a amintirilor pierdute este cunoscută sub numele de optogenetică.

Natura amneziei este o întrebare aprins dezbătută în neuroștiințe, potrivit dr. Susumu Tonegawa, profesor la Departamentul de Biologie al MIT și director al Centrului RIKEN-MIT al Institutului Picower pentru Învățare și Memorie. Tonegawa a condus cercetarea autorilor principali Tomas Ryan, Dheeraj Roy și Michelle Pignatelli.

Cercetătorii în neuroștiințe s-au întrebat de mulți ani dacă amnezia retrogradă - care poate urma leziuni traumatice, stres sau boli precum Alzheimer - este cauzată de deteriorarea anumitor celule cerebrale, ceea ce înseamnă că o memorie nu poate fi stocată sau dacă accesul la acea memorie este cumva blocat , împiedicând rechemarea acestuia.

„Majoritatea cercetătorilor au favorizat teoria stocării, dar am arătat în această lucrare că această teorie majoritară este probabil greșită”, a spus Tonegawa. „Amnezia este o problemă a afectării recuperării.”

Cercetătorii de memorie au speculat anterior că undeva în rețeaua creierului există o populație de neuroni care sunt activați în timpul procesului de dobândire a memoriei, provocând modificări fizice sau chimice de durată.

Dacă aceste grupuri de neuroni sunt reactivate ulterior de un declanșator, cum ar fi o anumită vedere sau miros, de exemplu, întreaga memorie este reamintită. Acești neuroni sunt cunoscuți sub numele de „celule de engramă de memorie”.

În 2012, cercetătorii MIT au folosit optogenetica, în care proteinele sunt adăugate neuronilor pentru a le permite să fie activate cu lumină, pentru a demonstra pentru prima dată că o astfel de populație de neuroni există într-adevăr într-o zonă a creierului numită hipocamp.

Cu toate acestea, până acum nimeni nu a reușit să arate că aceste grupuri de neuroni suferă modificări chimice durabile, într-un proces cunoscut sub numele de consolidare a memoriei.

O astfel de schimbare, cunoscută sub numele de „potențare pe termen lung” (LTP), implică întărirea sinapselor, structurile care permit grupurilor de neuroni să-și trimită semnale reciproc, ca rezultat al învățării și al experienței.

Pentru a afla dacă aceste schimbări chimice au loc într-adevăr, cercetătorii au identificat mai întâi un grup de celule engramice din hipocamp care, atunci când au fost activate cu instrumente optogenetice, au fost capabili să exprime o memorie. Atunci când au înregistrat activitatea acestui grup special de celule, au descoperit că sinapsele care le conectau au fost întărite.

Am putut demonstra pentru prima data ca aceste celule specifice - un grup mic de celule din hipocampus - au suferit aceasta crestere a puterii sinaptice, Tonegawa a spus.

Cercetătorii au încercat apoi să descopere ce se întâmplă cu amintirile fără acest proces de consolidare. Prin administrarea unui compus numit anizomicină, care blochează sinteza proteinelor în interiorul neuronilor, imediat după ce șoarecii au format o nouă memorie, cercetătorii au reușit să prevină consolidarea sinapselor.

Când s-au întors o zi mai târziu și au încercat să reactiveze memoria folosind un declanșator emoțional, nu au putut găsi nici o urmă a acesteia. Deci, chiar daca celulele engram sunt acolo, fara sinteza proteinelor, aceste sinapsele celulare nu sunt intarite si memoria se pierde, a spus Tonegawa.

Dar uimitor, atunci când cercetătorii au reactivat apoi celulele engramului blocate de sinteza proteinelor folosind instrumente optogenetice, au descoperit că șoarecii prezentau toate semnele de a aminti memoria în întregime.

"Dacă testați rechemarea memoriei cu declanșatoare naturale de rechemare la un animal tratat cu anizomicină, va fi amnezic, nu puteți induce rechemarea memoriei", a spus Tonegawa. „Dar dacă mergeți direct la celulele purtătoare de engramă și le activați cu lumină, puteți restabili memoria, în ciuda faptului că nu a existat LTP.”

Studiile ulterioare efectuate de grupul Tonegawa au demonstrat că amintirile nu sunt stocate în sinapse întărite prin sinteza proteinelor în celule engramice individuale, ci într-un circuit sau „cale” a mai multor grupuri de celule engramice și conexiunile dintre ele.

„Propunem un concept nou, în care există o cale ansamblului de celule engram, sau circuit, pentru fiecare memorie”, a spus el.

„Acest circuit cuprinde mai multe zone cerebrale și ansamblurile de celule engramice din aceste zone sunt conectate special pentru o anumită memorie”.

Noua cercetare separă mecanismele utilizate în stocarea memoriei de cele de recuperare a memoriei, potrivit lui Ryan.

„Consolidarea sinapselor engramice este crucială pentru capacitatea creierului de a accesa sau de a recupera acele amintiri specifice, în timp ce căile de conectivitate dintre celulele engramice permit codificarea și stocarea informațiilor de memorie în sine”, a spus el.

Experții conțin că descoperirile sunt revoluționare, deoarece sugerează modificări ale puterii sinaptice și ale proprietăților coloanei vertebrale poate să nu fie la fel de critice pentru memorie cum s-a crezut odată, deoarece, în anumite condiții, pare a fi posibil să se perturbe aceste modificări și să se păstreze în continuare memoria ”, a spus dr. Alcino Silva, director al Centrului integrativ pentru învățare și memorie de la Universitatea din California din Los Angeles.

„În schimb, se pare că aceste schimbări ar putea fi necesare pentru recuperarea memoriei, un proces misterios care a evitat până acum neurologii”.

Sursa: Institutul de Tehnologie din Massachusetts