Ένα ημερολόγιο που δεν ξεθωριάζει ποτέ – στην ουσία αυτό είναι ο εγκέφαλος μας, χάρη στη νέα ανακάλυψη της μοριακής «κόλλας» με την ονομασία KIBRA.
Επιστήμονες ανακάλυψαν πώς αυτή η πρωτεΐνη, μαζί με τον συνεργάτη της PMKzeta, διατηρούν της αναμνήσεις μας ανέπαφες για δεκαετίες – παρόλο που τα κύτταρα του εγκεφάλου μας συνεχώς αναγεννιούνται.
«Προηγούμενες προσπάθειες κατανόησης του πώς τα μόρια αποθηκεύουν την μακροχρόνια μνήμη εστίαζαν στις ατομικές δράσεις των μεμονωμένων μορίων», είπε σε δήλωση τύπου ο Αντρέ Φεντόν, κύριος ερευνητής της μελέτης και καθηγητής νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης. «Η μελέτη μας δείχνει πως συνεργάζονται για να διασφαλίσουν την μόνιμη αποθήκευση των αναμνήσεων».
Πως ο εγκέφαλος μας διατηρεί τις αναμνήσεις για δεκαετίες
Οι αναμνήσεις αποθηκεύονται στον εγκέφαλο μέσω των συνάψεων, συνδέσεων μεταξύ νευρώνων που ενισχύονται με την συχνή μεταφορά σημάτων. Αυτές οι συνάψεις σχηματίζουν πολύπλοκα νευρικά δίκτυα υπεύθυνα για την κωδικοποίηση και ανάκτηση πληροφοριών, επιτρέποντας μας να πορευόμαστε στην καθημερινή μας ζωή και να διαμορφώνουμε την ταυτότητά μας.
Ωστόσο, τα μόρια εντός των συνάψεων υποβάλλονται συνεχή ανανέωση κάθε μερικές ώρες ή μέρες, εγείροντας το ερώτημα: Πώς οι αναμνήσεις που είναι κωδικοποιημένες σε αυτές τις συνδέσεις παραμένουν σταθερές για δεκαετίες;
Μελέτη πάνω στα ποντίκια, που δημοσιοποιήθηκε πρόσφατα στο περιοδικό «Science Advances», εξερεύνησε την πρωτεΐνη που εκφράζεται στους νεφρούς και τον εγκέφαλο (KIBRA), και βρήκε πως τόσο οι νεφροί όσο και ο εγκέφαλος είναι γνωστά πως συνδέονται με την ανθρώπινη απόδοση και γνώση των αναμνήσεων. Οι ερευνητές εστίασαν στις αλληλεπιδράσεις της KIBRA με άλλα μόρια, συγκεκριμένα με την πρωτεΐνη κινάση Μ-ζήτα (kinase M-zeta – PKMzeta). Ενώ η PKMzeta είναι κρίσιμη για την ενδυνάμωση των συνάψεων, φθίνει φυσικά μέσα σε λίγες μέρες.
Η μελέτη αποκάλυψε το ρόλο της KIBRA ως «επίμονης συναπτικής ετικέτας» ή «κόλλας», η οποία προσκολλάται επιλεκτικά σε ισχυρές συναπτικές συνδέσεις και συνδέεται με την PKMzeta για τη διατήρησή τους. Αυτός ο μηχανισμός στόχευσης και επισήμανσης βοηθά στη σταθεροποίηση συγκεκριμένων νευρωνικών συνδέσεων που λαμβάνουν ισχυρά σήματα, διασφαλίζοντας ότι συγκεκριμένες μνήμες αποθηκεύονται για μακροπρόθεσμη ανάκληση, ενώ άλλες «ξεθωριάζουν».
Όταν σχηματίζεται μια ανάμνηση, «οι συνάψεις που περιλαμβάνονται στον σχηματισμό ενεργοποιούνται – και η KIBRA τοποθετείται επιλεκτικά σε αυτές τις συνάψεις», είπε σε δελτίο τύπου ο Δρ. Τοντ Σάκτορ, συν-συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής φαρμακολογίας και νευρολογίας στο Downstate Health Sciences University του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης (State University of New York – SUNY).
«Αυτό επιτρέπει στις συνάψεις να προσκολλώνται στις νεότευκτες KIBRA, προσελκύοντας περισσότερες νεοσχηματισμένες PKMzeta», πρόσθεσε ο Δρ. Σάκτορ, περιγράφοντας το πώς λειτουργούν μαζί αυτά τα μόρια σε έναν επαναλαμβανόμενο κύκλο.
Επιστήμονες διαγράφουν αναμνήσεις από ποντίκια
Όταν οι ερευνητές διέκοψαν τους δεσμούς μεταξύ των KIBRA και PKMzeta στον εγκέφαλο, αυτό επηρέασε την ικανότητα των ποντικών να διατηρούν χωρικές μνήμες, όπως ελέγχθηκε μέσω συμπεριφορικών δοκιμασιών. Αυτό επιδεικνύει πως αυτές οι μοριακές αλληλεπιδράσεις είναι ζωτικής σημασίας για την διατήρηση ορισμένων μακροχρόνιων αναμνήσεων στον εγκέφαλο.
Μελέτη του 2021 που δημοσιεύθηκε στο The European Journal of Neuroscience (Ευρωπαϊκό Περιοδικό Νευροεπιστημών) βρήκε πως με την αύξηση της PKMzeta μπορούν να ενδυναμωθούν οι αναμνήσεις που «ξεθωριάζουν». Αυτή η παρατήρηση δημιούργησε απορίες στον κ. Φεντόν και τον κ. Σάκτορ, οι οποίοι συμμετείχαν στη μελέτη – μέχρι που ανακάλυψαν των μηχανισμό επισήμανσης των συνάψεων της KIBRA.
Ο κ. Φεντόν είπε πως η συνεχιζόμενη διαδικασία της επισήμανσης των συνάψεων αποσαφηνίζει και τα δύο αυτά αποτελέσματα, τα οποία είναι κρίσιμα για την κατανόηση των νευρολογικών και ψυχιατρικών διαταραχών που σχετίζονται με τη μνήμη.
Απόηχοι της θεωρίας του σερ Φράνσις Κρικ
Η ανακάλυψη της ομάδας επικυρώνει την υπόθεση του σερ Φράνσις Κρικ του 1984 πως οι μοριακές αλληλεπιδράσεις στον εγκέφαλο διατηρούν τις αναμνήσεις. Ο Κρικ, ένα φημισμένος Βρετανός μοριακός βιολόγος ο οποίος ήταν ο ένας εκ των δύο που ανακάλυψαν την δομή της διπλής έλικας του DNA το 1953, πρότεινε αυτή την οραματική ιδέα. Αυτή η ιδέα συγκρίνει την αντοχή της μνήμης με το πλοίο του Θησέα από την Ελληνική μυθολογία. Το πλοίο του Θησέα, γνωστό και ως το Παράδοξο του Θησέα, είναι ένα διάσημο πείραμα σκέψης που ρωτάει το εξής: Εάν αντικατασταθεί κάθε κομμάτι από κάτι με τον καιρό, παραμένει ακόμη το ίδιο πράγμα;
Ακριβώς όπως το πλοίο επιμένει να υπάρχει καθώς οι σανίδες του αντικαθίστανται με τον καιρό, επιμένει και η μνήμη παρά τις συνεχείς μοριακές αλλαγές.
Σύμφωνα με τον Δρ. Σάκτορ, αυτό επιτρέπει στις αναμνήσεις να κρατούν για χρόνια ακόμη και καθώς οι πρωτεΐνες που τις διατηρούν αντικαθίστανται.
«Μια καλύτερη κατανόηση του πώς διατηρούμε τις αναμνήσεις μας θα βοηθήσει στην καθοδήγηση προσπαθειών να ρίξουμε φως και να αντιμετωπίσουμε τις παθήσεις που σχετίζονται με την μνήμη στο μέλλον», πρόσθεσε.
Από την Cara Michella Miller
