Postavljanje dugoročne memorije zahtijeva pouzdanu dostavnu posadu

memorija

Mozak je ožičen za učenje. Sa svakim iskustvom, naši se neuroni granaju kako bi uspostavili nove veze, postavljajući sklop naših dugoročnih uspomena. Znanstvenici ovu osobinu nazivaju plastičnošću, misleći na sposobnost prilagođavanja i promjene s iskustvom.

Da bi se dogodila plastičnost, sinapse ili točke povezivanja naših neurona moraju se neprestano preoblikovati i prilagoditi. Mehanika u osnovi sinaptičke plastičnosti neurona postala je jasnija zahvaljujući novom istraživanju iz laboratorija Scripps Research neuroznanstvenice Sathye Puthanveettil, dr. Sc.

Znanstvenici su naučili da sinaptička plastičnost zahtijeva složeni relej od staničnog tijela neurona do njegovih dendritnih krakova i njegovih sinapsnih spojeva. Poput 24-satne mreže luka i autocesta, interni transportni sustav cesta s mikrotubulama i kuriri nalik robotu prevoze vitalni teret ćelije do njezinih najudaljenijih dometa. Prevezeni teret omogućuje ribozomskim organelama da se okupe, pročitaju razne RNA upute i grade nove proteine ​​po potrebi u dendritima.

U studiji objavljenoj 13. srpnja u Izvješća stanica, Puthanveettilov tim izvještava da su među molekulima kurira transportne mreže dva člana obitelji Kinesin, KIF5C i KIF3A. Ako se KIF5C izbaci, tim je utvrdio da patnja pati od sposobnosti neurona da granaju dendrite i stvaraju kičme koje primaju ulaz. Dobitak funkcije za Kif5C poboljšava ove osobine.

Prva autorica studije, dr. Supriya Swarnkar, znanstvena suradnica u laboratoriju Puthanveettil, kaže da razlučivanje detalja ovih procesa ukazuje na moguće uzroke neuroloških poremećaja i nudi nove upute za liječenje. Kifs igra važnu ulogu, kaže ona.

"Sposobnost stvaranja uspomena ovisi o pravilnom funkcioniranju neuronskog sustava daljinskog prijevoza od staničnog tijela do sinapse", kaže Swarnkar. "A mnoga su istraživanja izvijestila o povezanosti između mutacija kifsa i neuroloških poremećaja, uključujući intelektualni invaliditet, autizam i ALS."

Strukturno, mnogi proteini obitelji Kinesin podsjećaju na robota koji hoda, nešto iz znanstvene fantastike. Imaju platformu za nošenje tereta i dva dodatka nalik nogama koji se kreću naprijed-natrag, hodajući prema naprijed, duž mikrotubula. Zapravo se nazivaju molekularnim strojevima. Ovi izvanredni šetajući roboti kreću se zajedno sa svojim teretom na leđima, sve dok ne dođu do odredišta sinapse i ne odlože svoje pakete.

Postoji 46 različitih vrsta ovih molekularnih strojeva, specijaliziranih za prijevoz različitih vrsta tereta, kaže Puthanveettil. Znanstvenici počinju učiti koji Kifs koji teret nose.

Puthanveettilov tim predvidio je da bi teret KIF5C mogao sadržavati razne RNA. Rođaci DNA, koji kodiraju gene i borave u jezgri, RNA se transkribiraju iz DNA, prenose njene genetske upute u staničnu citoplazmu, grade proteine ​​kodirane genima i pomažu u regulaciji aktivnosti stanica. Svaka različita RNA ima drugačiji posao.

Izolirajući komplekse KIF5C i njihov teret, a zatim sekvenciranjem RNA, dokumentirali su oko 650 različitih RNA koje se oslanjaju na KIF5C kurira.

Značajno je da je to uključivalo RNA koja pruža kod za pokretanje izgradnje proteina, nazvan EIF3G. Ako se ne pojavi kada i gdje je potrebno, spojevi potrebni za plastičnost sinapsi ne stvaraju se. Sposobnost preoblikovanja sinapse s iskustvom i učenja je oslabljena, kaže Puthanveettil.

Kako bi bolje razumio ulogu Kifsa u dugoročnom pohranjivanju i opozivu memorije, tim je proveo i studije gubitka i dobitka od funkcije kako na stanicama tako i na miševima, fokusirajući se na leđne hipokampalne CA1 neurone koji su uključeni u višestruke oblici učenja.

Studije na miševima pokazale su da gubitak KIF5C umanjuje prostorno pamćenje i pamćenje povezano sa strahom. Ako se KIF5C pojača u leđnom hipokampusu, s druge strane, memorija se poboljšava i pojačava. Stanice su pokazale poboljšanje sinaptičkog prijenosa, arborizaciju krakova dendrita, produžetke nalik na neurone i erupciju bodljikavih gljiva koje primaju signal. Gustoća kralježnice gljiva korelira s pamćenjem i sinaptičkom plastičnošću.

Zajedno, istraživanje nudi nove ideje za rješavanje širokog spektra neuropsihijatrijskih poremećaja. Intelektualni invaliditet, depresija, epilepsija, Alzheimerova bolest - sve što bi moglo imati koristi od veće ili manje ekspresije ključnih proteina u dendritima neurona moglo bi odgovoriti na pojačavanje ili smanjenje ovih molekularnih kurira, kaže Puthanveettil.