Можуть бути отримані спогади, втрачені в Амнезії

Нова стаття дослідників з Массачусетського технологічного інституту (MIT) передбачає, що активація клітин мозку за допомогою світлової терапії може відновити втрачені спогади.

Як обговорювалось у статті, опублікованій у журналі Наука, технологія відновлення втрачених спогадів відома як оптогенетика.

За словами доктора Сусуму Тонегава, професора кафедри біології Массачусетського технологічного інституту та директора Центру RIKEN-MIT в Інституті навчання та пам’яті Пікоуера, природа амнезії є предметом бурхливих дискусій у неврології. Тонегава керував дослідженнями провідних авторів Томаса Райана, Діраджа Роя та Мішель Піньятеллі.

Дослідники неврології протягом багатьох років сумніваються, чи ретроградна амнезія - яка може спричинити травматичну травму, стрес або такі захворювання, як хвороба Альцгеймера - спричинена пошкодженням певних клітин мозку, тобто пам'ять не може зберігатися, чи доступ до цієї пам'яті якимось чином заблокований , запобігаючи його відкликання.

"Більшість дослідників підтримують теорію зберігання, але в цій роботі ми показали, що ця теорія більшості, мабуть, помилкова", - сказав Тонегава. "Амнезія є проблемою погіршення пошуку".

Раніше дослідники пам’яті припускали, що десь у мозковій мережі знаходиться популяція нейронів, які активуються в процесі набуття пам’яті, спричинюючи стійкі фізичні або хімічні зміни.

Якщо ці групи нейронів згодом знову активуються тригером, таким як певний зір чи запах, наприклад, згадується вся пам’ять. Ці нейрони відомі як "клітини енграми пам'яті".

У 2012 році дослідники MIT застосували оптогенетику, в якій білки додають до нейронів, щоб дозволити їм активуватися світлом, щоб вперше продемонструвати, що така популяція нейронів справді існує в області мозку, яка називається гіпокампом.

Однак до цих пір ніхто не зміг показати, що ці групи нейронів зазнають стійких хімічних змін у процесі, відомому як консолідація пам'яті.

Одна з таких змін, відома як "довгострокове потенціювання" (LTP), включає посилення синапсів, структур, що дозволяють групам нейронів посилати сигнали один одному в результаті навчання та досвіду.

Щоб з’ясувати, чи справді відбуваються ці хімічні зміни, дослідники вперше виявили групу клітин енграм в гіпокампі, які при активації за допомогою оптогенетичних інструментів змогли виразити пам’ять. Потім, коли вони реєстрували активність цієї конкретної групи клітин, вони виявили, що синапси, що їх з'єднують, зміцніли.

"Ми змогли вперше продемонструвати, що ці специфічні клітини - невелика група клітин в гіпокампі - зазнали цього посилення синаптичної сили", - сказав Тонегава.

Потім дослідники спробували виявити, що відбувається зі спогадами, без цього процесу консолідації. Вводячи сполуку під назвою анізоміцин, яка блокує синтез білка в нейронах, одразу після того, як миші сформували нову пам’ять, дослідники змогли запобігти посиленню синапсів.

Коли вони повернулись через день і спробували активізувати пам’ять за допомогою емоційного спускового гачка, вони не змогли знайти від нього жодного сліду. "Отже, хоча клітини енграм і є, без синтезу білка ці клітинні синапси не зміцнюються, і пам'ять втрачається", - сказав Тонегава.

Але вражаюче, коли дослідники реактивували блоковані синтезом білка клітини енграми за допомогою оптогенетичних інструментів, вони виявили, що миші виявляли всі ознаки згадування пам'яті в повному обсязі.

"Якщо ви перевірите відкликання пам'яті за допомогою природних тригерів відкликання у тварини, обробленої анізоміцином, це буде амнезіак, ви не можете викликати відкликання пам'яті", - сказав Тонегава. "Але якщо ви перейдете безпосередньо до передбачуваних клітин, що містять енграми, і активуєте їх світлом, ви можете відновити пам'ять, незважаючи на те, що не було LTP".

Подальші дослідження, проведені групою Тонегави, продемонстрували, що пам’яті зберігаються не в синапсах, посилених синтезом білка в окремих клітинах енграми, а в ланцюзі або «шляху» декількох груп клітин енграми та зв’язках між ними.

"Ми пропонуємо нову концепцію, в якій для кожної пам'яті існує шлях ансамблю клітини енграма, або схема", - сказав він.

"Ця схема охоплює безліч областей мозку, і ансамблі клітин енграм у цих областях пов'язані спеціально для певної пам'яті".

Нове дослідження відокремлює механізми, що використовуються при зберіганні пам'яті, від механізмів пошуку пам'яті, за словами Райана.

"Посилення енграмних синапсів має вирішальне значення для здатності мозку отримувати доступ або отримувати ці конкретні спогади, тоді як шляхи з'єднання між клітинками енграми дозволяють кодувати та зберігати саму інформацію в пам'яті", - сказав він.

Експерти доводять, що висновки є новаторськими, оскільки вони припускають, що зміни синаптичної сили та властивостей хребта можуть бути не такими критичними для пам’яті, як колись думали, оскільки за певних умов здається можливим порушити ці зміни і при цьому зберегти пам’ять ”, - сказав д-р. Альчіно Сільва, директор Інтегративного центру навчання та пам'яті Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.

"Натомість виявляється, що ці зміни можуть знадобитися для пошуку пам'яті - таємничого процесу, який досі уникав неврологів".

Джерело: Массачусетський технологічний інститут