Νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι η μακροπρόθεσμη μνήμη δεν αποθηκεύεται μέσω ενός μοναδικού «μοριακού διακόπτη», αλλά μέσω μιας αλληλουχίας χρονισμένων γενετικών προγραμμάτων που εκτυλίσσονται σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Ads Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο εκμάθησης εικονικής πραγματικότητας σε ποντίκια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι εμπειρίες μας είτε «προάγονται» είτε «υποβιβάζονται» περνώντας μέσα από πολλαπλές βιολογικές «πύλες ανθεκτικότητας».
Τα πρώιμα μοριακά χρονόμετρα επιτρέπουν τη γρήγορη λήθη, ενώ τα μεταγενέστερα σταθεροποιούν τις αναμνήσεις μακροπρόθεσμα.
Αυτό το κλιμακωτό σύστημα εξηγεί γιατί ορισμένες αναμνήσεις ξεθωριάζουν γρήγορα, ενώ άλλες διαρκούν μια ζωή, υπογραμμίζει η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στον ιστότοπο neurosciencenews. Ads Βασικά στοιχεία
Σύμφωνα με τα ευρήματα από το Πανεπιστήμιο Rockefeller, η μακροπρόθεσμη μνήμη δεν ελέγχεται από έναν μοναδικό «διακόπτη», αλλά ρυθμίζεται από πολλαπλά διαδοχικά μοριακά προγράμματα.
Η διατήρησή της εξαρτάται από τη συντονισμένη δραστηριότητα μεταξύ του θαλάμου και του φλοιού, ενώ συγκεκριμένοι γονιδιακοί ρυθμιστές είναι αυτοί που καθορίζουν τελικά εάν οι αναμνήσεις θα εξασθενήσουν ή θα σταθεροποιηθούν με την πάροδο του χρόνου.
Η διαδικασία της επιλογής
Κάθε μέρα, ο εγκέφαλός μας μετατρέπει γρήγορες εντυπώσεις και στιγμές σε αναμνήσεις που διαμορφώνουν την αίσθηση του εαυτού μας. Πώς όμως αποφασίζει ο εγκέφαλος ποιες πληροφορίες αξίζει να κρατήσει και για πόσο;
Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Nature, δείχνει ότι η μακροπρόθεσμη μνήμη σχηματίζεται από έναν «καταρράκτη» μοριακών χρονομέτρων.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν βασικούς ρυθμιστές που είτε προωθούν τις αναμνήσεις σε σταδιακά πιο μόνιμες μορφές είτε τις υποβιβάζουν μέχρι να ξεχαστούν.
«Αυτή είναι μια βασική αποκάλυψη διότι εξηγεί πώς ρυθμίζουμε την ανθεκτικότητα των αναμνήσεων», δηλώνει η Πρία Ρατζασεθουπάθι, επικεφαλής του Εργαστηρίου Νευρωνικής Δυναμικής και Γνώσης: «Αυτό που επιλέγουμε να θυμόμαστε είναι μια συνεχώς εξελισσόμενη διαδικασία και όχι ένα εφάπαξ γύρισμα ενός διακόπτη».
Από τον Θάλαμο στον Φλοιό
Για δεκαετίες, η έρευνα εστίαζε στον ιππόκαμπο (βραχυπρόθεσμη μνήμη) και τον φλοιό (μακροπρόθεσμη μνήμη), θεωρώντας ότι η μετάβαση γινόταν μέσω απλών βιολογικών διακοπτών (on/off). Ωστόσο, αυτό το μοντέλο ήταν υπερβολικά απλοϊκό.
Το 2023, η ομάδα της Ρατζασεθουπάθι εντόπισε τον κρίσιμο ρόλο του θαλάμου (στο κέντρο του εγκεφάλου), ο οποίος λειτουργεί ως κόμβος που επιλέγει ποιες αναμνήσεις θα διατηρηθούν και τις δρομολογεί στον φλοιό για σταθεροποίηση.
Χρησιμοποιώντας τεχνολογία CRISPR για να επέμβουν σε γονίδια στον θάλαμο και τον φλοιό ποντικών, οι ερευνητές απέδειξαν ότι η αφαίρεση συγκεκριμένων μορίων επηρέαζε τη διάρκεια της μνήμης σε διαφορετικές χρονικές κλίμακες.
Το CRISPR είναι μια επαναστατική τεχνολογία που επιτρέπει την ακριβή τροποποίηση του DNA. Λειτουργεί ως «μοριακό ψαλίδι», κόβοντας και αντικαθιστώντας τμήματα του γενετικού κώδικα, προσφέροντας ελπίδες για τη θεραπεία ασθενειών αλλά και τη βελτίωση καλλιεργειών, όπως σιτάρι, ρύζι και ντομάτες (για αντοχή και ποιότητα).
Τα τρία κρίσιμα μόρια
Η ερευνητική ομάδα ταυτοποίησε τρεις μεταγραφικούς ρυθμιστές που λειτουργούν ως χρονόμετρα στη διαδικασία της μνήμης.
Αρχικά, το μόριο Camta1, που βρίσκεται στον θάλαμο, εξασφαλίζει την αρχική διατήρηση της μνήμης αμέσως μετά τον σχηματισμό της στον ιππόκαμπο.
Στη συνέχεια ενεργοποιείται το Tcf4, επίσης στον θάλαμο, το οποίο παρέχει την απαραίτητη κυτταρική συνοχή και δομική υποστήριξη για τη συνέχιση της μνήμης.
Τέλος, το Ash1l, που εντοπίζεται στον πρόσθιο φλοιό του προσαγωγίου, ενεργοποιείται τελευταίο και επιστρατεύει προγράμματα αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης, καθιστώντας τη μνήμη ανθεκτική μακροπρόθεσμα.
Το ενδιαφέρον είναι ότι η πρωτεΐνη Ash1l χρησιμοποιείται και από το ανοσοποιητικό σύστημα για να «θυμάται» παλιές λοιμώξεις, καθώς και κατά την ανάπτυξη των κυττάρων.
Ο εγκέφαλος φαίνεται να επαναχρησιμοποιεί αυτές τις πανταχού παρούσες μορφές κυτταρικής μνήμης για να υποστηρίξει τις γνωστικές αναμνήσεις.
Ελπίδα για τη νόσο Αλτσχάιμερ
Τα ευρήματα αυτά μπορεί να έχουν σημαντικές επιπτώσεις για ασθένειες που σχετίζονται με τη μνήμη.
Η Ρατζασεθουπάθι υποψιάζεται ότι, κατανοώντας τα γονιδιακά προγράμματα που διατηρούν τη μνήμη, οι ερευνητές ίσως μπορέσουν να βρουν τρόπους να δρομολογήσουν τη μνήμη μέσω εναλλακτικών κυκλωμάτων, παρακάμπτοντας τις κατεστραμμένες περιοχές του εγκεφάλου σε παθήσεις όπως το Αλτσχάιμερ.
Συνοπτικά συμπεράσματα
Ο εγκέφαλος αποφασίζει ποιες αναμνήσεις θα διατηρηθούν χρησιμοποιώντας μια σειρά κλιμακωτών μοριακών «χρονομέτρων», τα οποία σταδιακά είτε σταθεροποιούν είτε διαγράφουν τις πληροφορίες. Συνεπώς, η μακροπρόθεσμη μνήμη δεν ελέγχεται από έναν και μόνο «διακόπτη», αλλά ξεδιπλώνεται μέσω πολλαπλών χρονικών γονιδιακών προγραμμάτων που εκτείνονται σε διάφορες περιοχές του εγκεφάλου.
Επιπλέον, η διάρκεια των αναμνήσεων μπορεί να παραταθεί ή να συντομευθεί βιολογικά, καθώς συγκεκριμένοι γονιδιακοί ρυθμιστές καθορίζουν ενεργά την ανθεκτικότητά τους στον χρόνο.