Зондування молекулярної основи довготривалої пам’яті
Вчені вважають, що довгострокове потенціювання (LTP) - тривале збільшення сигналів через зв’язок між клітинами мозку - лежить в основі нашої здатності пам’ятати з часом та вчитися.
Дослідники з медичного центру університету Дьюка виявили каскад сигнальних молекул, який дозволяє тривати зазвичай дуже короткий сигнал десятки хвилин. Цей стимул забезпечує основу мозку для міцніших зв’язків (синапсів), які можуть викликати пам’ять на місяці чи навіть роки.
Їхні висновки про те, як синапси змінюють міцність зв'язків, можуть вплинути на хворобу Альцгеймера, аутизм та розумову відсталість, сказав Рьохей Ясуда, доктор філософії, доцент нейробіології та старший автор.
"Ми виявили, що біохімічний процес, який триває довго, є причиною збереження пам'яті", - сказав Ясуда, який є вченим з ранньої кар'єри Медичного інституту Говарда Х'юза.
Дослідження опубліковано в Природа.
Дослідники досліджували сигнальні молекули, які регулюють цитоскелет актину, який служить структурним каркасом синапсів.
"Сигнальні молекули можуть допомогти переставити структуру і надати більший обсяг і силу синапсам", - сказав Ясуда. "Ми розсудили, що довготривала пам'ять може виникнути через зміни в складах будівельних блоків".
Дослідники Герцога знали, що тривале потенціювання, тривалий набір електричних імпульсів у нервових клітинах, викликається тимчасовим збільшенням іонів кальцію (Са2 +) в синапсі. Вони розробили експерименти, щоб точно дізнатися, як короткий сигнал Са2 +, який триває лише ~ 0,1 с, перетворюється на тривалу (більше години) зміну синаптичної передачі.
Команда використовувала техніку 2-фотонної мікроскопії для візуалізації молекулярної сигналізації в межах окремих синапсів, які проходять LTP, метод, розроблений в лабораторії Ясуди. Цей метод мікроскопії дозволив команді контролювати молекулярну активність в окремих синапсах, одночасно вимірюючи синапси для збільшення їх обсягу та міцності з'єднань.
Вони виявили, що сигнальні молекули Rho та Cdc42, регулятори цитоскелету актину, активуються CaMKII і передають сигнал CaMKII у сигнали тривалістю багато хвилин. Ці тривалі сигнали важливі для підтримки тривалої пластичності синапсів, здатності мозку змінюватися під час навчання або запам’ятовування.
Багато психічних захворювань, таких як розумова відсталість та хвороба Альцгеймера, пов'язані з аномальними сигналами Rho та Cdc42, сказав Ясуда. "Таким чином, наші знахідки дадуть багато уявлень про ці захворювання", - сказав він.
Джерело: Університет Дюка
