Studiul descoperă "lipiciul molecular" care promovează formarea și stabilizarea memoriei

Fie că este vorba de prima noastră vizită la grădina zoologică sau de momentul în care am învățat să mergem pe bicicletă, avem amintiri din copilărie care durează o viață. Dar ce face ca aceste amintiri să dureze atât de mult?

Un studiu publicat în revista Science Advances de o echipă internațională de oameni de știință a dezvăluit baza biologică a memoriei pe termen lung. Descoperirea centrală a fost rolul moleculei KIBRA, care acționează ca un „lipici” pentru alte molecule, cimentând astfel formarea amintirilor.

„Încercările anterioare de a înțelege modul în care moleculele stochează amintirile pe termen lung s-au concentrat pe acțiunile individuale ale moleculelor individuale”, explică Andre Fenton, profesor de neuroștiințe la Universitatea din New York și unul dintre principalii cercetători. „Studiul nostru arată cum interacționează aceste molecule între ele pentru a asigura stocarea permanentă a amintirilor.”

„O mai bună înțelegere a modului în care ne stocăm amintirile va ajuta la fundamentarea eforturilor viitoare de studiere și tratare a tulburărilor legate de memorie”, adaugă Todd Sacktor, profesor la SUNY Downstate Health Sciences și unul dintre principalii cercetători.

Se știe de mult timp că neuronii stochează informații în modele de sinapse puternice și slabe, care determină conectivitatea și funcția rețelelor neuronale. Cu toate acestea, moleculele din sinapse sunt instabile, se mișcă constant în interiorul neuronilor, se uzează și sunt înlocuite în câteva ore sau zile, ceea ce ridică întrebarea: cum pot amintirile să fie stabile de-a lungul anilor sau deceniilor?

În modelul pe șoareci, cercetătorii s-au concentrat pe rolul KIBRA, o proteină exprimată în rinichi și creier, ale cărei variante genetice sunt asociate atât cu o memorie bună, cât și cu una slabă. Ei au studiat modul în care KIBRA a interacționat cu alte molecule importante pentru formarea memoriei, în acest caz proteina kinaza Mzeta (PKMzeta). Această enzimă este o moleculă cheie pentru întărirea sinapselor normale la mamifere, dar se descompune după câteva zile.

Experimentele au arătat că KIBRA este „veriga lipsă” în memoria pe termen lung, acționând ca o „etichetă sinaptică permanentă” sau un lipici care se atașează de sinapsele puternice și PKMzeta, evitând în același timp sinapsele slabe.

„Când se formează memoria, sinapsele implicate în proces sunt activate, iar KIBRA este plasat selectiv la nivelul acestor sinapse”, explică Sacktor, profesor de fiziologie, farmacologie, anesteziologie și neuroștiințe la SUNY Downstate. „PKMzeta se atașează apoi de eticheta sinaptică KIBRA și menține aceste sinapse puternice. Acest lucru permite sinapselor să se lipească de KIBRA nou format, atrăgând mai multe PKMzeta nou formate.”

Mai precis, experimentele lor, descrise într-un articol publicat în Science Advances, arată că ruperea conexiunii KIBRA-PKMzeta șterge amintirile vechi.

Studiile anterioare au arătat că creșterile aleatorii ale nivelului de PKMzeta în creier îmbunătățesc amintirile slabe sau care se estompează, ceea ce era derutant deoarece ar acționa în locații aleatorii. Marcarea sinaptică persistentă de către KIBRA explică de ce un nivel suplimentar de PKMzeta a îmbunătățit memoria acționând doar în locațiile marcate de KIBRA.

„Mecanismul etichetării sinaptice persistente explică pentru prima dată aceste descoperiri, care au implicații clinice pentru tulburările de memorie neurologice și psihiatrice”, a spus Fenton, care este, de asemenea, la Institutul de Neuroștiințe al Centrului Medical Langone din cadrul NYU.

Autorii lucrării notează că studiul confirmă un concept introdus în 1984 de Francis Crick. Sacktor și Fenton subliniază că ipoteza sa pentru explicarea rolului creierului în stocarea memoriei în ciuda schimbărilor celulare și moleculare constante este mecanismul „Corăbiei lui Tezeu” - un argument filosofic din mitologia greacă în care scânduri noi le înlocuiesc pe cele vechi pentru a susține „Corăbia lui Tezeu” de-a lungul anilor.

„Mecanismul de etichetare sinaptică persistentă este analog modului în care plăcile noi înlocuiesc plăcile vechi pentru a menține Corabia lui Tezeu de-a lungul generațiilor și permite amintirilor să persiste ani de zile, chiar dacă proteinele care susțin memoria sunt înlocuite”, spune Sacktor.

„Francis Crick a prezis intuitiv acest mecanism al Corăbiei lui Tezeu, anticipând chiar și rolul proteinkinazei. Dar a fost nevoie de 40 de ani pentru a descoperi că componentele erau KIBRA și PKMzeta și pentru a înțelege mecanismul prin care acestea interacționează.”