כוחה של מולקולת הזיכרון

2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33

מדענים מראים שאפשר למחוק זיכרונות ספציפיים במוח.

מחקר חדש שנערך על ידי חוקרים מהמכללה הרפואית בג'ורג'יה והמכון של שנחאי לגנומיקה פונקציונלית במוח מראה כי אנזים הנקרא אלפא סידן / חלבון תלוי קלמודולין קינאז II (αCaMKII) [זהו סוג של קינאז CaM] חיוני להיווצרות. ואחזור זיכרונות. על ידי שינוי קצר של רמות הפעילות של αCaMKII בשלבים שונים של תהליך הזיכרון, הם הצליחו למנוע העברת זיכרונות חדשים מאחסון לטווח קצר לטווח ארוך ולמחוק באופן סלקטיבי זיכרונות ספציפיים תוך כדי זיכרונם.

CaMKII נמצא רק במוח, ומהווה יותר מאחוז אחד מהחלבונים באיבר זה. נראה כי האנזים הוא מתווך מרכזי לפוטנציאציה ארוכת טווח (LTP), התהליך בו מתחזקים קשרים בין נוירונים ואשר נחשב כבסיס התא ללמידה וזיכרון. הוא מחובר לקולטן ה- NMDA, הידוע כמעורב בפלסטיות סינפטית, ומופעל על ידי זרמי סידן הנכנסים דרכו. עם ההפעלה, CaMKII מתנתק מהקולטן וממשיך לווסת את פעילותם של עשרות חלבונים במסלולי איתות מרובים. התוצאה הסופית היא שאנזים בודד מווסת מגוון רחב של פעילויות תאיות חיוניות.

מוחק פחד

כדי להבין טוב יותר את תפקודו של αCaMKII, מדעני המוח ג'ו ציין במכללה לרפואה בג'ורג'יה ועמיתיו יצרו זן של עכברים מהונדסים שהביעו רמות מוגברות של αCaMKII במוח הקדמי. אך העכברים לא ביטאו גרסה סטנדרטית של האנזים: המדענים תכננו את המולקולה כך שניתן יהיה לכבות אותה באופן סלקטיבי באמצעות מולקולת מעכבים במשך 40 דקות בכל פעם.

החוקרים אימנו זן זה של עכברים (יחד עם קבוצת ביקורת) בשלוש משימות זיכרון שונות. כאשר נערכו בדיקות הזכירה כעבור שעה, נמצא כי העכברים עם רמות αCaMKII מוגברות נפגעו קשות בכל שלוש המשימות. כאשר הם טופלו במעכב αCaMKII 15 דקות לפני בדיקות הזיכרון, לעומת זאת, הביצועים שלהם היו דומים לביצועי הבקרות, מה שמרמז כי הביצועים הירודים הקודמים נבעו מגירעונות בזיכרון ולא מרכישת זיכרון או אחסון.

במערך ניסויים נוסף נערכו מבחני הזכירה חודש לאחר האימון. אותם טרנסגנים שטופלו במעכב αCaMKII 15 דקות לפני ההחזרה ביצעו כרגיל. עם זאת, כאשר הוענק המעכב יומיים לפני האימון ולאחר מכן ברציפות למשך 28 יום, כך שהוא הוסר יומיים לפני שהתבקשו העכברים להיזכר בזיכרון, העכברים הטרנסגניים הפגינו שוב ליקויי זיכרון חמורים. לאחר מכן הועמדו העכברים לבצע שתי בדיקות זיכרון חודש לאחר האימון, כאשר פעילות ה- aCMKII נבלמה רק במהלך השנייה. אם ליקויי הזיכרון נבעו מגירעונות נזכרים, העכברים היו מוציאים את הזיכרונות בהצלחה בניסוי השני. אם, לעומת זאת, הם היו בגלל מחיקת הזיכרונות, הרי שהזכירה צריכה להיכשל בשני הניסויים. בוודאי, הטרנסגנים שטופלו במעכב αCaMKII במהלך הניסוי השני עדיין ביצעו רע מאוד בשני הניסויים, דבר המצביע על כך שהזיכרונות נמחקים למעשה בזמן ההיזכרות.

לבסוף, סדרה של משימות אחזור רציפות הראתה כי מחיקת הזיכרון הייתה סלקטיבית ביותר. עכברים הוכשרו שוב בשתיים משלוש משימות זיכרון קודמות, שכללו מיזוג פחד. הם הוכנסו לתא ממודר וקיבלו כמה שוקי חשמל קלים; לאחר כמה ניסויים, הם למדו לקשר את ההלם לתא בו הוא ניתן ולצליל חזק שהוצג יחד עם הזעזועים. חודש לאחר מכן, כשהוחזרו לאותו חלק של הקופסה, עכברי הבקרה הפגינו התנהגות פחד - הם קפאו במהירות כשהוחזרו לתא, אך הטרנסגנים לא.

מאוחר יותר, מחוץ לתא, הוצג לבעלי החיים הצליל שלמדו בעבר לקשר עם התחשמלות. הפעם, אותם טרנסגנים שטופלו במעכב αCaMKII 15 דקות לפני בדיקת ההיזכרות התנהגו בדיוק כמו הפקדים - הם קפאו כששמעו את הצליל. ממצא זה מצביע על כך שלמרות שנמחק זיכרון הפחד שלהם מהקופסה, הם עדיין הצליחו להיזכר בקשר בין ההלם החשמלי לקול. גם מחיקת הזיכרון התרחשה במהירות רבה. בכל מבחני הזיכרון, הטרנסגנים הלא מטופלים ביצעו בתחילה היטב במהלך הדקה הראשונה של הבדיקה, אך זיכרון האגודה דעך במהירות, כך שהביצועים הלכו והחמירו לאחר דקות.

תרופה לטיפול ב- PTSD?.

מחקר זה מראה כי αCaMKII הוא קריטי לזיכרון לטווח קצר ולטווח ארוך, וששני סוגי הזיכרון חולקים את אותם מנגנונים מולקולריים. זכרו כי זיכרונות הפחד ההקשריים והמזוינים שנבדקו במחקר מקודדים על ידי מעגלים עצביים חופפים, ולכן נראה כי מחיקת הזיכרון הסלקטיבית מתרחשת בתתי קבוצות ספציפיות של סינפסות בתוך אותם מעגלים, מכיוון שהחוקרים הצליחו למחוק אחד מהזיכרונות הללו בזמן חוסך את האחר.

תיאורטית, מעכבי αCaMKII יהיו שימושיים כטיפולים במצבים כמו הפרעת דחק פוסט טראומטית (PTSD), בהם אנשים אינם מסוגלים לשכוח זיכרונות טראומטיים. (הסרט שמש נצחית של המוח הנקי, למשל, דמיין תרחיש בו אנשים הצליחו למחוק זיכרונות באופן סלקטיבי.) אולם בפועל, ישנם קשיים עצומים בפיתוח תרכובות כאלה לשימוש בבני אדם, וכל טיפול כזה היה המקרה מעלה שאלות אתיות חמורות. עם זאת, מאמר זה מסמן התקדמות חשובה בהבנת האופן בו מסלולים כימיים במוח מסוגלים לקודד ולהיזכר באירועים וחוויות.

אתה מדען? האם קראת לאחרונה מאמר שנבדק על ידי עמיתים שעליו אתה רוצה לכתוב? ואז צרו קשר עם עורך ה- Mind Matters, ג'ונה לרר, כותב המדע שמאחורי הבלוג "הקורטקס הפרונטלי" והספר "פרוסט היה מדעני מוח".