Odkryto główne czynniki odpowiedzialne za proces uczenia się i pamięć
Naukowcy z Instytutu Nauk o Mózgu Maxa Plancka na Florydzie, Uniwersytetu Duke i ich współpracownicy zidentyfikowali nowy system sygnalizacji kontroli plastyczności neuronowej.
Odkryto główne czynniki odpowiedzialne za proces uczenia się i pamięć
Jednym z najciekawszych właściwości mózgu ssaków jest jego zdolność do zmiany przez całe życie. Doświadczenia, czy to nauka do testu czy traumatyczne przeżycia, zmieniają nasze mózgi poprzez modyfikację aktywności i organizację poszczególnych obwodów nerwowych, a tym samym późniejszą modyfikację uczuć, myśli i zachowań.
Zmiany te odbywają się w i między synapsami, czyli węzłami komunikacyjnymi między neuronami. Ta napędzana doświadczeniem zmiana struktury i funkcji mózgu nazywa się plastycznością synaptyczną i jest uważana za komórkową podstawę dla uczenia się i pamięci.
ZOBACZ TAKŻE
Wiele grup badawczych na całym świecie jest dedykowanych pogłębianiu i zrozumieniu podstawowych zasad uczenia się i formowania pamięci. To zrozumienie jest uzależnione od identyfikacji cząsteczek biorących udział w uczeniu się i zapamiętywaniu oraz roli, jaką odgrywają w procesie. Setki cząsteczek wydaje się być zaangażowanych w regulację plastyczności synaptycznej, a zrozumienie interakcji pomiędzy tymi cząsteczkami jest niezbędne, aby w pełni pojąć, jak działa pamięć.
Istnieje kilka podstawowych mechanizmów, które współpracują ze sobą w celu uzyskania plastyczności synaptycznej, w tym zmiany w ilości sygnałów chemicznych uwalnianych do synapsy i zmiany w stopniu wrażliwości odpowiedzi komórkowej na te sygnały.
W szczególności białka BDNF, jego receptor trkB oraz białka GTPase są zaangażowane w niektóre formy plastyczności synaptycznej, jednak niewiele wiadomo na ich temat, jeśli chodzi o miejsce i czas ich aktywowania w tym procesie.
Dzięki zastosowaniu zaawansowanych technik obrazowania do monitorowania wzorów czasoprzestrzennej aktywności tych cząsteczek w pojedynczych dendrytycznych kolcach, grupa badawcza kierowana przez dr Ryohei Yasuda w Instytucie Nauk o Mózgu Maxa Plancka na Florydzie i dr Jamesa McNamara z Centrum Medycznego Uniwersytetu Duke odkryła istotne szczegóły współpracy tych cząsteczek podczas plastyczności synaptycznej.
Te ekscytujące odkrycia zostały opublikowane online przed drukiem we wrześniu 2016 roku w postaci dwóch niezależnych publikacji w "Nature".
Badania dają bezprecedensowy wgląd w regulację plastyczności synaptycznej. Jedno z badań po raz pierwszy ukazało autokrynny system sygnalizacji, z kolei w drugim badaniu przedstawiono unikalną formę biochemicznych obliczeń w dendrytach z udziałem kontrolowanego dopełnienia trzech cząsteczek.
Według dr Yasuda, zrozumienie mechanizmów molekularnych, które są odpowiedzialne za regulację siły synaptycznej ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak funkcjonują obwody neuronowe, w jaki sposób są tworzone i jak są one kształtowane przez doświadczenie.
Dr McNamara zauważył, że zaburzenia tego systemu sygnalizacji mogą leżeć u podstaw zaburzeń synaps powodujących padaczkę i różne inne choroby mózgu. Setki rodzajów białek jest zaangażowanych w transdukcję sygnałów, które regulują plastyczność synaptyczną, istotne jest zbadanie dynamiki innych białek w celu lepszego zrozumienia mechanizmów sygnalizacji w dendrytycznych kolcach.
Oczekuje się, że przyszłe badania w laboratoriach Yasudy oraz McNamary doprowadzą do znacznych postępów w zrozumieniu sygnalizacji wewnątrzkomórkowej w neuronach i przedstawią kluczowe informacje o mechanizmach leżących u podstaw plastyczności synaptycznej i tworzenia pamięci i chorób mózgu. Mamy nadzieję, że te spostrzeżenia przyczynią się do opracowania leków, które mogłyby poprawić pamięć i zapobiec lub skuteczniej leczyć padaczkę i inne zaburzenia pracy mózgu.
