Norint nustatyti ilgalaikę atmintį, reikalinga patikima pristatymo komanda

atmintis

Smegenys yra laidinės mokymuisi. Su kiekviena patirtimi mūsų neuronai išsišakoja ir užmezga naujus ryšius, nustatydami mūsų ilgalaikių prisiminimų schemas. Mokslininkai šią savybę vadina plastiškumu, nurodydami gebėjimą prisitaikyti ir keistis atsižvelgiant į patirtį.

Kad įvyktų plastiškumas, mūsų neuronų sinapsės arba jungties taškai taip pat turi nuolat keistis ir prisitaikyti. Neuronų sinapsinio plastiškumo pagrindinė mechanika tapo aiškesnė dėl naujų tyrimų, gautų iš „Scripps Research“ neuromokslininkės Sathya Puthanveettil laboratorijos.

Mokslininkai sužinojo, kad sinapsinis plastiškumas reikalauja kompleksinės relės nuo neurono ląstelės kūno iki dendrito rankų ir jo sinapsės jungčių. Kaip visą parą veikiantis uosto ir greitkelių tinklas, taip ir vidinė mikrovamzdelių kelių bei į robotą panašių kurjerių transporto sistema perkelia gyvybiškai svarbų ląstelės krovinį į tolimiausią jo plotą. Pervežamas krovinys leidžia surinkti ribosomų organelius, perskaityti įvairias RNR instrukcijas ir, jei reikia, dendrituose sukurti naujus baltymus.

Tyrime, paskelbtame liepos 13 d Ataskaitos Mobilusis, Puthanveettilo komanda praneša, kad tarp transporto tinklo kurjerių molekulių yra du Kinesin šeimos nariai - KIF5C ir KIF3A. Jei KIF5C bus išmuštas, komanda nustatė, kad kenčia neuronų gebėjimas išsišakoti dendritus ir formuoti įvestį priimančius stuburus. Kif5C funkcijos įgijimas pagerina šiuos bruožus.

Pirmoji tyrimo autorė, mokslų daktarė Supriya Swarnkar, mokslinė bendradarbė iš Puthanveettil laboratorijos, sako, kad šių procesų detalių išskyrimas nurodo galimas neurologinių sutrikimų priežastis ir siūlo naujas gydymo kryptis. Pasak jos, „Kifs“ vaidina svarbų vaidmenį.

„Gebėjimas formuoti prisiminimus priklauso nuo to, ar tinkamai veikia neurono tolimojo susisiekimo sistema nuo ląstelės kūno iki sinapsės“, - sako Swarnkaras. "Ir daugelis tyrimų pranešė apie ryšius tarp Kif mutacijų ir neurologinių sutrikimų, įskaitant intelekto negalią, autizmą ir ALS".

Struktūriškai daugelis kinezinų šeimos baltymų primena vaikščiojantį robotą, kažką iš mokslinės fantastikos. Jie turi platformą kroviniams gabenti ir du į kojas panašius priedus, judančius pirmyn ir atgal, judant į priekį, palei mikrovamzdelius. Tiesą sakant, jie vadinami molekulinėmis mašinomis. Šie nuostabūs vaikščiojantys robotai juda kartu su savo kroviniu ant nugaros, kol pasiekia sinapsės paskirties vietą ir deponuoja savo paketus.

Puthanveettilas sako, kad yra 46 skirtingos šių molekulinių mašinų rūšys, kurios specializuojasi gabenti skirtingus krovinius. Mokslininkai pradeda sužinoti, kurie „Kifs“ gabena kokius krovinius.

Puthanveettilo komanda tikėjosi, kad KIF5C krovinyje gali būti įvairių RNR. DNR pusbroliai, kurie koduoja genus ir gyvena branduolyje, RNR yra perrašomos iš DNR, jos genetiniai nurodymai perkeliami į ląstelės citoplazmą, sukuriami genų koduojami baltymai ir padeda reguliuoti ląstelių veiklą. Kiekviena skirtinga RNR turi skirtingą darbą.

Izoliuodami KIF5C kompleksus ir jų krovinius, tada sekvenuodami RNR, jie dokumentavo apie 650 skirtingų RNR, kurios priklauso nuo KIF5C kurjerio.

Pažymėtina, kad tai apėmė RNR, kuri suteikia kodą pradėti baltymų statybą, vadinamą EIF3G. Jei jis neatsiranda kada ir kur reikia, sinapsės plastiškumui reikalingi junginiai nėra gaminami. Sugebėjimas pertvarkyti sinapsę su patirtimi ir mokytis yra sutrikęs, sako Puthanveettilas.

Siekdama geriau suprasti Kifs vaidmenį ilgalaikėje atminties saugykloje ir prisiminti, komanda atliko funkcijų praradimo ir padidėjimo tyrimus tiek ląstelėse, tiek pelėse, daugiausia dėmesio skirdama nugaros hipokampo CA1 neuronams, kurie dalyvauja keliuose mokymosi formos.

Tyrimai su pelėmis parodė, kad praradus KIF5C, susilpnėja erdvinė ir su baime susijusi atmintis. Kita vertus, jei KIF5C yra padidintas nugaros hipokampe, atmintis pagerėja ir sustiprėja. Ląstelės parodė, kad sustiprėjo sinapsinis perdavimas, dendrito rankų arborizacija, į neuronus panašūs rankos pratęsimai ir išsiveržė signalą priimančių grybų spygliai. Grybų stuburo tankis koreliuoja su atmintimi ir sinapsiniu plastiškumu.

Tyrimas kartu siūlo naujas idėjas, kaip spręsti įvairius neuropsichiatrinius sutrikimus. Intelektinė negalia, depresija, epilepsija, Alzheimerio liga - viskas, kam galėtų būti naudinga didesnė ar mažesnė pagrindinių baltymų ekspresija neuronų dendrituose, gali reaguoti į šių molekulinių kurjerių padidėjimą ar sumažėjimą, sako Puthanveettilas.