Amneesiale kaotatud mälestused võidakse leida
Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) teadlaste uus artikkel soovitab ajurakkude aktiveerimine valgusravi abil kaotatud mälestused taasaktiveerida.
Nagu arutati ajakirjas avaldatud artiklis Teadus, kadunud mälestuste leidmise tehnoloogia on tuntud kui optogeneetika.
Amneesia olemus on neuroteaduses tuliselt arutletud küsimus, ütles dr Susumu Tonegawa, MITi bioloogiaosakonna professor ja Picoweri õppe- ja mäluinstituudi RIKEN-MIT keskuse juhataja. Tonegawa juhtis juht autorite Tomas Ryani, Dheeraj Roy ja Michelle Pignatelli uurimistööd.
Neuroteadlaste uurijad on aastaid kahtluse alla seadnud, kas retrograadne amneesia - mis võib järgneda traumaatilisele vigastusele, stressile või sellistele haigustele nagu Alzheimer - on põhjustatud konkreetsete ajurakkude kahjustusest, st mälu ei saa salvestada või kui juurdepääs sellele mälule on kuidagi blokeeritud , takistades selle tagasikutsumist.
"Enamik teadlasi on soosinud säilitamise teooriat, kuid me oleme selles dokumendis näidanud, et see enamuse teooria on tõenäoliselt vale," ütles Tonegawa. "Amneesia on väljavõtte kahjustuse probleem."
Mälu uurijad on varem spekuleerinud, et kusagil ajuvõrgus on neuronite populatsioon, mis aktiveeruvad mälu omandamise käigus, põhjustades püsivaid füüsikalisi või keemilisi muutusi.
Kui need neuronirühmad taasaktiveeritakse näiteks päästiku, näiteks konkreetse vaatepildi või lõhnaga, meenutatakse kogu mälu. Neid neuroneid tuntakse kui mälu grammirakke.
2012. aastal kasutasid MITi teadlased optogeneetikat, mille käigus lisatakse neuronitele valke, et võimaldada neil valgusega aktiveeruda, et esimest korda näidata, et selline neuronipopulatsioon eksisteerib tõepoolest ajupiirkonnas, mida nimetatakse hipokampuseks.
Kuid siiani pole keegi suutnud näidata, et nendes neuronirühmades toimuvad püsivad keemilised muutused protsessis, mida nimetatakse mälu konsolideerumiseks.
Üks selline muutus, mida nimetatakse pikaajaliseks potentseerimiseks (LTP), hõlmab sünapside tugevdamist - struktuure, mis võimaldavad neuronirühmadel üksteisele signaale saata õppimise ja kogemuste tulemusena.
Et teada saada, kas need keemilised muutused tõepoolest toimuvad, tegid teadlased kõigepealt kindlaks hipokampuse rühma grammirakke, mis optogeneetiliste tööriistade abil aktiveerituna suutsid mälu väljendada. Kui nad selle konkreetse rakkude rühma tegevuse registreerisid, leidsid nad, et neid ühendavad sünapsid olid tugevnenud.
"Saime esimest korda demonstreerida, et need spetsiifilised rakud - väike rühm rakke hipokampuses - läbisid selle sünaptilise tugevuse suurenemise," ütles Tonegawa.
Seejärel püüdsid teadlased avastada, mis juhtub mälestustega ilma selle kinnistamisprotsessita. Manustades ühendit nimega anisomütsiin, mis blokeerib valgusünteesi neuronites, kohe pärast seda, kui hiired olid uue mälu moodustanud, suutsid teadlased ära hoida sünapside tugevnemist.
Kui nad üks päev hiljem tagasi tulid ja üritasid emotsionaalse päästiku abil mälu uuesti aktiveerida, ei leidnud nad sellest enam jälgegi. "Ehkki isegi grammirakud on olemas, ei ole valgusünteesita need rakusünapsid tugevnenud ja mälu on kadunud," ütles Tonegawa.
Kuid hämmastavalt, kui teadlased optogeneetiliste tööriistade abil taas aktiveerisid valgusünteesi blokeeritud grammirakud, leidsid nad, et hiirtel ilmnesid kõik mälu täieliku meenutamise tunnused.
"Kui proovite anisomütsiiniga ravitud loomal mälu tagasikutsumist looduslike tagasivõtmise vallandajatega, on see amneesia, te ei saa mälu meelde kutsuda," ütles Tonegawa. "Kuid kui lähete otse oletatavatesse grammikandvatesse lahtritesse ja aktiveerite need valgusega, saate mälu taastada, hoolimata sellest, et LTP-d pole olnud."
Tonegawa rühma poolt läbi viidud täiendavad uuringud näitasid, et mälestusi ei salvestata mitte sünapsides, mida on tugevdatud valgusünteesiga üksikutes grammirakkudes, vaid mitme grammirakkude rühma ja nende vaheliste ühenduste ahelas või "rajal".
"Me pakume välja uue kontseptsiooni, milles iga mälu jaoks on olemas grammiraku ansambli rada või vooluring," ütles ta.
"See vooluring hõlmab mitut ajupiirkonda ja nende piirkondade grammiraku ansamblid on ühendatud spetsiaalselt konkreetse mälu jaoks."
Ryani sõnul eraldatakse uus uuring mälu salvestamisel kasutatavatest mehhanismidest mälu taastamise mehhanismidest.
"Engrammi sünapside tugevdamine on aju võimele nendele konkreetsetele mälestustele juurde pääseda või neid hankida, samas kui grammirakkude vahelised ühendusteed võimaldavad kodeerida ja salvestada mäluteavet ennast," ütles ta.
Eksperdid leiavad, et leiud on murrangulised, kuna need viitavad sünaptilise tugevuse ja selgroo omaduste muutumisele, mis ei pruugi olla mälu jaoks nii kriitilised kui kunagi arvati, kuna teatud tingimustel näib olevat võimalik neid muutusi häirida ja mälu siiski säilitada, "ütles dr Alcino Silva, Los Angelese California ülikooli õppimise ja mälu integreeriva keskuse direktor.
"Selle asemel näib, et neid muudatusi võib vaja minna mälu leidmiseks - salapäraseks protsessiks, mis on seni neuroteadlastest kõrvale hiilinud."
Allikas: Massachusettsi tehnoloogiainstituut
