Sondování molekulárního základu dlouhodobé paměti
Vědci se domnívají, že dlouhodobá potenciace (LTP) - dlouhodobý nárůst signálů ve spojení mezi mozkovými buňkami - je základem naší schopnosti pamatovat si časem a učit se.
Vědci z Duke University Medical Center objevili kaskádu signálních molekul, která umožňuje, aby obvykle velmi krátký signál vydržel desítky minut. Tento stimul poskytuje mozkovou strukturu pro silnější spojení (synapse), která mohou vyvolat paměť po dobu několika měsíců nebo dokonce let.
Jejich zjištění o tom, jak synapse mění sílu spojení, mohou mít vliv na Alzheimerovu chorobu, autismus a mentální retardaci, uvedl Ryohei Yasuda, Ph.D., odborný asistent neurobiologie a hlavní autor.
"Zjistili jsme, že biochemický proces, který trvá dlouhou dobu, je to, co způsobuje ukládání paměti," řekl Yasuda, který je vědeckým pracovníkem Howard Hughes Medical Institute Early Career Scientist.
Výzkum je publikován v Příroda.
Vědci zkoumali signální molekuly, které regulují aktinový cytoskelet, který slouží jako strukturní rámec synapsí.
"Signální molekuly by mohly pomoci změnit uspořádání rámce a dát větší objem a sílu synapsím," řekl Yasuda. "Usoudili jsme, že dlouhotrvající vzpomínka by mohla pocházet ze změn v sestavách stavebních bloků."
Vévodovi vědci věděli, že dlouhodobá potenciace, dlouhotrvající sada elektrických impulsů v nervových buňkách, je vyvolána přechodným zvýšením iontů vápníku (Ca2 +) v synapse. Vymysleli experimenty, aby se přesně naučili, jak se krátký signál Ca2 +, který trvá pouze ~ 0,1 s, překládá do dlouhotrvající (více než hodiny) změny v synaptickém přenosu.
Tým použil techniku 2-fotonové mikroskopie k vizualizaci molekulární signalizace v rámci jednotlivých synapsí podstupujících LTP, což je metoda vyvinutá v laboratoři Yasuda. Tato metoda mikroskopie umožnila týmu monitorovat molekulární aktivitu v jednotlivých synapsích při měření synapsí pro zvýšení jejich objemu a síly spojení.
Zjistili, že signální molekuly Rho a Cdc42, regulátory aktinového cytoskeletu, jsou aktivovány CaMKII a přenášejí signál CaMKII na signály trvající mnoho minut. Tyto dlouhodobé signály jsou důležité pro udržení dlouhodobé plasticity synapsí, schopnosti mozku měnit se během učení nebo zapamatování.
Mnoho duševních chorob, jako je mentální retardace a Alzheimerova choroba, je spojeno s abnormálními signály Rho a Cdc42, řekl Yasuda. "Naše zjištění tedy poskytne mnoho poznatků o těchto chorobách," řekl.
Zdroj: Duke University
