Intr-o lucrare publicata in revista Science, cercetatorii de la MIT arata ca au reusit sa reactiveze amintiri considerate in mod obisnuit pierdute, folosind o tehnologie cunoscuta sub numele de optogenetica.
Susumu Tonegawa, Profesor in Departamentul de Biologie MIT si director al Centrului Riken-MIT la Institutul Picower de Invatare si Memorie, care a condus cercetarea publicata de autorii Tomas Ryan, Dheeraj Roy, si Michelle Pignatelli spune ca descoperirea raspunde la o intrebare dezbatuta cu inversunare in neurostiinta referitor la natura amneziei.
Cercetatorii in neurostiinte au dezbatut multi ani subiectul amneziei retrograde – apare dupa rani traumatice, stres, sau boli cum ar fi Alzheimer – fiind fie cauzata de deteriorarea celulelor cerebrale specifice, ceea ce inseamna ca o memorie nu poate fi retinuta, fie accesul la aceasta memorie este blocat, prevenind amintirea acesteia.
Spre deosebire de focusul general al studiului problemei stocarii memoriei, echipa lui Tonegawa s-a concentrat asupra deteriorarii acesteia, reusind astfel sa ridice cateva probleme interesante pentru ceilalti cercetatori din domeniu. In una din declaratiile sale, afirma chiar ca exista posibilitatea ca prin acest studiu sa demonstreze invaliditatea cercetarilor efectuate pana acum.
Pana acum se presupunea ca exista undeva in reteaua creierului o populatie de neuroni ce sunt activati in timpul procesului de dobandire a unei memorii, provocand schimbari fizice sau chimice de durata.
Daca aceste grupuri de neuroni sunt reactivate mai tarziu de un declansator specific, cum ar fi o anume imagine sau miros, intreaga amintire este rechemata. Acesti neuroni sunt cunoscuti ca celule engrame de memorie.
Clarificarea
In 2012 grupul lui Tonegawa a folosit optogenetica – proteine sunt adaugate neuronilor pentru a le permite sa fie activati cu lumina -intr-o zona a creierului numita hippocampus, pentru a demonstra, pentru prima data, ca o astfel de populatie de neuroni exista cu adevarat.
Cu toate acestea, pana acum nimeni nu a fost in masura sa demonstreze ca aceste grupuri de neuroni sufera schimbari chimice de durata. O astfel de schimbare, cunoscuta ca potentarea pe termen lung (LTP), implica intarirea sinapselor, structurile care permit grupurilor de neuroni sa-si trimita semnale de la unul de altul, ca urmare a invatarii si a experientei.
Pentru a afla daca aceste modificari chimice au intr-adevar loc, cercetatorii au inceput cu identificarea unui grup de celule engrame in hippocampus care au putut sa exprime o memorie prin activarea cu instrumente optogenetice.
In momentul in care au inregistrat activitatea acestui grup particular de celule, au descoperit ca sinapsele ce le conectau au fost intarite.
Am putut astfel demonstra, pentru prima oara, ca aceste celule specifice – un grup mic de celule din hipocampus – au fost supuse unei cresteri a puterii sinaptice – Tonegawa.
Cercetatorii au incercat sa descopere ce se intampla cu amintirile in lipsa procesului de consolidare. Prin administrarea unui compus numit anisomycina, care blocheaza sintetizarea proteinelor in neuroni, ei au putut preveni consolidarea sinapselor imediat dupa ce soarecii si-au format o noua memorie.
Cand au incercat in ziua urmatoare sa reactiveze memoria folosind un declansator emotional, nu au gasit nici o urma de ea. Acest lucru a demonstrat ca, chiar daca celulele engrame sunt acolo, fara sinteza proteinelor, sinapsele celulelor nu sunt consolidate, iar memoria este pierduta.
Dar uimitor, cand au reactivat sinteza blocata a proteinelor din celulele engrame folosind instrumente optogenetice, cercetatorii au descoperit ca soarecii prezentau toate semnele amintintirii memoriei in intregime.
„Daca testati aducerea aminte cu declansatori naturali la un animal tratat cu anisomycina, acesta va fi amnezic, nu i se poate induce reamintirea”, spune Tonegawa. „Dar daca te duci direct la presupusele celule engrame si le activezi cu lumina, poti restaura memoria, in ciuda lipsei potentarii pe termen lung.”
Studii suplimentare efectuate de grupul lui Tonegawa au demonstrat ca amintirile nu sunt stocate in sinapsele consolidate prin sinteza proteinelor in celule engrame individuale, ci intr-un circuit, sau „calea” mai multor grupuri de celule engrame si legaturile dintre ele.
In baza acestui studiu, echipa propune un nou concept, in care exista un ansamblu de celule engrame, sau un circuit pentru fiecare amintire. Circuit care cuprinde mai multe zone ale creierului si ansambluri de celule engrame conectate in mod special pentru o anume amintire.
Cercetarea disociaza mecanismele utilizate in stocarea memoriei de cele ale reamintirii si propune consolidarea sinapselor engrame ca fiind cruciala pentru capacitatea creierului de a accesa sau de a prelua aceste amintiri specifice, in timp ce caile de conectare dintre celulele engrame permit codificarea si stocarea informatiilor memoriei.
