L'impostazione della memoria a lungo termine richiede una squadra di consegna affidabile

memoria

Il cervello è predisposto per l'apprendimento. Con ogni esperienza, i nostri neuroni si diramano per creare nuove connessioni, stabilendo i circuiti dei nostri ricordi a lungo termine. Gli scienziati chiamano questo tratto plasticità, riferendosi alla capacità di adattarsi e cambiare con l'esperienza.

Perché si verifichi la plasticità, anche le sinapsi dei nostri neuroni, o punti di connessione, devono costantemente rimodellarsi e adattarsi. I meccanismi alla base della plasticità sinaptica dei neuroni sono diventati più chiari, grazie a una nuova ricerca del laboratorio del neuroscienziato di Scripps Research Sathya Puthanveettil, Ph.D.

Gli scienziati hanno appreso che la plasticità sinaptica richiede un complesso relè dal corpo cellulare del neurone ai suoi bracci dendriti e alle sue giunzioni sinapsi. Come una rete di porti e autostrade 24 ore su XNUMX, un sistema di trasporto interno di strade di microtubuli e corrieri simili a robot trasportano il carico vitale della cellula fino ai suoi punti più remoti. Il carico trasportato consente agli organelli ribosomiali di assemblarsi, leggere varie istruzioni dell'RNA e costruire nuove proteine ​​secondo necessità nei dendriti.

In uno studio pubblicato il 13 luglio in Rapporti Cellulari, Il team di Puthanveettil riferisce che tra le molecole corriere della rete di trasporto ci sono due membri della famiglia Kinesin, KIF5C e KIF3A. Se KIF5C viene eliminato, il team ha scoperto che la capacità dei neuroni di ramificare i dendriti e formare spine riceventi l'input ne risente. Un guadagno di funzione a Kif5C migliora questi tratti.

Il primo autore dello studio, Supriya Swarnkar, Ph.D., un ricercatore associato nel laboratorio Puthanveettil, afferma che discernere i dettagli di questi processi indica possibili cause di disturbi neurologici e offre nuove direzioni per il trattamento. I kif giocano un ruolo importante, dice.

"La capacità di formare ricordi dipende dal corretto funzionamento del sistema di trasporto a lunga distanza del neurone dal corpo cellulare alla sinapsi", afferma Swarnkar. "E molti studi hanno riportato collegamenti tra mutazioni in Kif e disturbi neurologici, tra cui disabilità intellettiva, autismo e SLA".

Strutturalmente, molte delle proteine ​​della famiglia Kinesin assomigliano a un robot ambulante, qualcosa di fantascientifico. Hanno una piattaforma per trasportare merci e due appendici simili a gambe che si muovono avanti e indietro, con un movimento di camminata in avanti, lungo i microtubuli. In realtà, sono indicate come macchine molecolari. Questi straordinari robot ambulanti si muovono con il carico sulla schiena, fino a raggiungere la loro destinazione sinapsi e depositare i loro pacchi.

Ci sono 46 diversi tipi di queste macchine molecolari, specializzate per trasportare diversi tipi di carico, dice Puthanveettil. Gli scienziati stanno iniziando a capire quali Kif trasportano quale carico.

Il team di Puthanveettil ha anticipato che il carico di KIF5C potrebbe includere vari RNA. Cugini del DNA, che codificano i geni e risiedono nel nucleo, gli RNA vengono trascritti dal DNA, portano le sue istruzioni genetiche nel citoplasma della cellula, costruiscono proteine ​​codificate dai geni e aiutano a regolare le attività cellulari. Ogni diverso RNA ha un lavoro diverso.

Isolando i complessi di KIF5C e il loro carico, e quindi sequenziando l'RNA, hanno documentato circa 650 diversi RNA che si basano sul corriere KIF5C.

Significativamente, questo includeva un RNA che fornisce il codice per avviare la costruzione della proteina, chiamato EIF3G. Se non si presenta quando e dove necessario, i composti necessari per la plasticità delle sinapsi non vengono prodotti. La capacità di rimodellare la sinapsi con l'esperienza e di apprendere è compromessa, dice Puthanveettil.

Per comprendere meglio il ruolo dei Kif nell'immagazzinamento e nel richiamo della memoria a lungo termine, il team ha condotto studi sia sulla perdita che sul guadagno di funzione sia nelle cellule che nei topi, concentrandosi sui neuroni CA1 dell'ippocampo dorsale che sono coinvolti in più forme di apprendimento.

Gli studi sui topi hanno mostrato che la perdita di KIF5C diminuisce la memoria spaziale e associata alla paura. Se KIF5C viene potenziato nell'ippocampo dorsale, invece, la memoria viene potenziata e amplificata. Le cellule hanno mostrato un miglioramento della trasmissione sinaptica, l'arborizzazione dei bracci dendriti, le estensioni simili a bracci dei neuroni e l'eruzione delle spine dei funghi che ricevono il segnale. La densità delle spine dei funghi è correlata con la memoria e la plasticità sinaptica.

Nel loro insieme, la ricerca offre nuove idee per affrontare un'ampia varietà di disturbi neuropsichiatrici. Disabilità intellettuale, depressione, epilessia, morbo di Alzheimer: tutto ciò che potrebbe trarre beneficio da una maggiore o minore espressione di proteine ​​chiave nei dendriti dei neuroni potrebbe rispondere a un aumento o una diminuzione di questi corrieri molecolari, dice Puthanveettil.