Kuinka avainproteiini lisää muistia, oppimista aikuisten aivoissa
Proteiini, jolla on keskeinen rooli hermoston varhaisessa kehityksessä, on myös välttämätöntä aikuisen aivojen oppimiselle ja muistille.
Netriiniksi kutsuttu proteiini vahvistaa yhteyksiä aivosolujen välillä.
Tämä on viimeaikaisen tutkimuksen mukaan, jota johtaa Montrealin neurologinen instituutti ja sairaala (The Neuro), kanadalaisen McGill Universityn opetus- ja tutkimuslaitos.
Tutkijat tiesivät jo, että netriini on välttämätön alkion ja imeväisen aivojen kehitykselle, missä se auttaa luomaan yhteyksiä aivosolujen tai neuronien välille.
Viimeaikainen tutkimus paljastaa, että proteiini vahvistaa myös näitä hermoyhteyksiä tai synapseja aikuisen aivojen hippokampuksessa, alueella, joka liittyy muistiin ja oppimiseen.
Päiväkirja Soluraportit julkaisi äskettäin tutkimuksen tutkimuksen, jonka työryhmä suoritti kehittyvien ja aikuisten rottien aivojen soluille.
"Se oli mysteeri", kommentoi tutkimuksen vanhempi tutkija Dr. Timothy E. Kennedy, joka johtaa tutkimuslaboratoriota The Neurossa, "miksi neuronit jatkaisivat netriinin valmistamista aikuisen aivoissa sen jälkeen, kun kaikki yhteydet olivat jo syntyneet lapsenkengissä."
Molekyyliavain synapsin vahvistamiseen
Tohtori Kennedyn mukaan tutkijat näkivät, että neuroni vapauttaa netriinin, kun se aktivoituu. Proteiini vahvistaa yhteyttä naapurihermosoluihin ilmoittamalla molemmille hermosoluille "tehdä synapsi vahvemmaksi".
Viimeaikainen tutkimus seuraa pitkää työjaksoa, joka alkoi lähes seitsemän vuosikymmentä sitten, kun McGillin yliopiston psykologian professori Donald Hebb ehdotti ajatuksiaan siitä, kuinka aivot oppivat ja tekevät muistoja.
Myöhemmin Hebbian teorian otsikon saaneiden ideoiden tarkoituksena oli selittää, kuinka hermopiirit kehittyvät kokemuksen seurauksena.
Hebb väitti, että synaptisten yhteyksien vahvuus tai heikkous riippuu siitä, kuinka usein niitä käytetään: mitä enemmän niitä käytetään, sitä vahvemmiksi ja nopeammin niistä tulee.
Hänen vuoden 1949 kirjassaan Käyttäytymisen järjestö: neuropsykologinen teoria, hän kuvasi kuinka hän kuvitteli synapsiprosessin vahvistuvan. Kun yksi hermosolu on riittävän lähellä toista ja jatkaa polttamista, "jossakin tai molemmissa soluissa tapahtuu jokin kasvuprosessi tai metabolinen muutos".
"Sanomme", kertoo tohtori Kennedy, "että tämä uusi molekyylimekanismi, jonka löysimme 69 vuotta myöhemmin, on keskeinen tekijä tässä teoriassa."
Synaptiset muutokset ovat muistin, oppimisen taustalla
Hendan valvonnassa The Neurossa tohtorin valmistuneen Brenda Milnerin uraauurtava paperi julkaisi vuonna 1957 ajatuksen, että aivojen hippokampuksella on ratkaiseva rooli tietyntyyppisessä muistissa ja oppimisessa.
"Jos keitetään se yhdeksi molekyyliksi", tohtori Kennedy jatkaa, "netriinin säännelty vapautuminen on välttämätöntä sellaisille synaptisille muutoksille, jotka ovat oppimiseen ja muistiin liittyvien hermosolujen muutosten taustalla. Milner oli puhua."
Hän ja hänen kollegansa huomauttivat myös, että synapsien vahvistamiseksi netriini on vapautettava "solunulkoiseen tilaan".
Tämä sai heidät miettimään, mitä lisämahdollisuuksia vuorovaikutuksessa muiden hermosolujen kanssa tämä voisi tarjota.
Geenitutkimukset ovat osoittaneet, että netriini on mukana aivokudosta tuhoavissa sairauksissa, mukaan lukien amyotrofinen lateraaliskleroosi, Parkinsonin tauti ja Alzheimerin tauti. Nämä eivät kuitenkaan ole tunnistaneet mitään taustalla olevia mekanismeja.
"Aiemmin löytämätön kohde"
Kaiken kaikkiaan työ edistää merkittävästi ymmärrystämme siitä, miten aivot muodostavat ja tallentavat muistoja, kertoo joukkue.
Se tarjoaa myös "uuden, aiemmin tuntemattoman kohteen tauteille, jotka vaikuttavat muistitoimintaan", kertoo tutkimuksen johtava tutkija Stephen Glasgow, The Neuron tutkija.
Tohtori Kennedy ehdottaa, että ihanteellinen tapa säilyttää muistitoiminta olisi saada lääkkeitä, jotka kohdentavat molekyyliaktiivisuutta synapseissa.
Viimeaikaiset aikuisten aivojen tutkimukset ovat paljastaneet monia passiivisia synaptisia yhteyksiä. Niissä ei ole mitään vikaa - ne ovat vain "sammutettu kuin hehkulamput", hän selittää.
Hän spekuloi, että siellä saattaa olla "synapsien varasto, jota voidaan käyttää neuronien välisten yhteyksien voimakkuuden muuttamiseen".
Jos näin käy, hän ja hänen kollegansa uskovat, että he ovat "löytäneet molekyylimekanismin näiden synapsien käynnistämiseksi".
Kun ajatellaan tällaisia ideoita, he aikovat nyt selvittää, mitä tapahtuu neuroneille, kun ne toimittavat tai vievät heiltä netriinin.
"Olemme tunnistaneet valtavan huumekohteen."
Tohtori Timothy E.Kennedy
