Cercetarea bazei moleculare a memoriei pe termen lung
Oamenii de știință cred că potențarea pe termen lung (LTP) - creșterea pe termen lung a semnalelor într-o conexiune între celulele creierului - stă la baza capacității noastre de a ne aminti în timp și de a învăța.
Cercetătorii de la Duke University Medical Center au descoperit o cascadă de molecule de semnalizare care permite unui semnal de obicei foarte scurt să dureze zeci de minute. Acest stimul oferă cadrul creierului pentru conexiuni mai puternice (sinapse) care pot convoca o memorie pentru o perioadă de luni sau chiar ani.
Descoperirile lor despre modul în care sinapsele schimbă puterea conexiunilor ar putea avea o influență asupra bolii Alzheimer, autismului și întârzierii mintale, a spus Ryohei Yasuda, Ph.D., profesor asistent de neurobiologie și autor principal.
„Am descoperit că un proces biochimic care durează mult timp este cel care cauzează stocarea memoriei”, a spus Yasuda, care este un cercetător al carierei timpurii al Institutului Medical Howard Hughes.
Cercetarea este publicată în Natură.
Cercetătorii investigau moleculele de semnalizare care reglează citoscheletul de actină, care servește drept cadrul structural al sinapselor.
„Moleculele de semnalizare ar putea ajuta la rearanjarea cadrului și ar da mai mult volum și forță sinapselor”, a spus Yasuda. „Ne-am gândit că o amintire de lungă durată ar putea proveni din schimbările adunărilor elementelor de construcție.”
Cercetătorii Duke știau că potențarea pe termen lung, un set de lungă durată al impulsurilor electrice din celulele nervoase, este declanșată de o creștere tranzitorie a ionilor de calciu (Ca2 +) într-o sinapsă. Ei au conceput experimente pentru a afla exact modul în care semnalul scurt Ca2 +, care durează doar ~ 0,1 secunde, se traduce printr-o schimbare de lungă durată (mai mult de o oră) în transmisia sinaptică.
Echipa a folosit o tehnică de microscopie cu 2 fotoni pentru a vizualiza semnalizarea moleculară în cadrul sinapselor individuale supuse LTP, o metodă dezvoltată în laboratorul Yasuda. Această metodă de microscopie a permis echipei să monitorizeze activitatea moleculară în sinapse simple, măsurând în același timp sinapsele pentru creșterea volumului și a puterii conexiunilor.
Au descoperit că moleculele de semnalizare Rho și Cdc42, regulatoare ale citoscheletului de actină, sunt activate de CaMKII și transmit un semnal CaMKII în semnale care durează câteva minute. Aceste semnale de lungă durată sunt importante pentru menținerea plasticității de lungă durată a sinapselor, a capacității creierului de a se schimba în timpul învățării sau memorării.
Multe boli mintale, cum ar fi retardul mental și boala Alzheimer, sunt asociate cu semnale anormale Rho și Cdc42, a spus Yasuda. „Astfel, descoperirea noastră va oferi multe informații despre aceste boli”, a spus el.
Sursa: Universitatea Duke
