Modificarea celulelor cerebrale non-neurale poate duce la estomparea amintirilor

„Dacă ne întoarcem la începutul anilor 1900, atunci s-a propus pentru prima dată ideea că amintirile sunt stocate fizic într-o anumită locație din creier”, spune Michael R. Williamson, cercetător la Colegiul de Medicină Baylor din Houston. Multă vreme, neurologii au crezut că stocarea memoriei în creier este treaba engramelor, ansambluri de neuroni care se activează în timpul unui eveniment de învățare. Dar s-a dovedit că aceasta nu era întreaga imagine.

Cercetările lui Williamson au investigat rolul pe care îl joacă astrocitele, celulele creierului non-neuron, în operațiunile de citire și scriere care au loc în capul nostru. „În ultimii 20 de ani, rolul astrocitelor a fost mai bine înțeles. Am aflat că pot activa neuronii. Adăugarea pe care am făcut-o la aceasta arată că există subseturi de astrocite care sunt active și implicate în stocarea unor amintiri specifice”, spune Williamson în descrierea unui nou studiu publicat de laboratorul său.

O consecință a acestei descoperiri: astrocitele ar putea fi manipulate artificial pentru a suprima sau a îmbunătăți o anumită memorie, lăsând toate celelalte amintiri intacte.

Marcarea celulelor stelare

Astrocitele, cunoscute altfel ca celule stelare datorită formei lor, joacă diverse roluri în creier, iar multe sunt concentrate pe sănătatea și activitatea neuronilor vecini. Echipa lui Williamson a început prin a dezvolta tehnici care le-au permis să marcheze ansambluri alese de astrocite pentru a vedea când activează gene (inclusiv una numită c-Fos) care ajută neuronii să-și reconfigureze conexiunile și sunt considerate cruciale pentru formarea memoriei. Aceasta s-a bazat pe ideea că aceeași cale ar fi activă în neuroni și astrocite.

„În termeni simpli, folosim instrumente genetice care ne permit să injectăm șoarecilor un medicament care face ca astrocitele să exprime în mod artificial o altă genă sau proteină de interes atunci când devin active”, spune Wookbong Kwon, biotehnolog la Colegiul Baylor și coautor al lucrării. Studiul.

Acele proteine ​​de interes au fost în principal proteine ​​fluorescente care fac celulele să devină roșu aprins. În acest fel, echipa a putut identifica astrocitele din creierul șoarecilor care au devenit active în timpul scenariilor de învățare. Odată ce sistemul de etichetare a fost pus la punct, Williamson și colegii săi i-au speriat puțin șoarecilor.

„Se numește condiționarea fricii și este o idee foarte simplă. Luați un mouse, îl puneți într-o cutie nouă, una pe care nu a mai văzut-o până acum. În timp ce mouse-ul explorează această nouă cutie, aplicăm doar o serie de șocuri electrice prin podea”, explică Williamson. Un mouse tratat în acest fel își amintește acest lucru ca pe o experiență neplăcută și o asociază cu indicii contextuale precum aspectul cutiei, mirosurile și sunetele prezente și așa mai departe.

Sistemul de etichetare a aprins toate astrocitele care au exprimat gena c-Fos ca răspuns la condiționarea fricii. Echipa lui Williamson a dedus că aici este stocată memoria în creierul șoarecelui. Știind asta, ar putea trece la următoarea întrebare, care era dacă și cum au interacționat astrocitele și neuronii engramei în timpul acestui proces.

Modularea neuronilor engramei

„Astrocitele sunt cu adevărat stufoase”, spune Williamson. Au o morfologie complexă, cu o mulțime de procese la scară micro sau nanometrică care se infiltrează în zona din jurul lor. Un singur astrocit poate contacta aproximativ 100.000 de sinapse și nu toate vor fi implicate în evenimente de învățare. Deci, echipa a căutat corelații între astrocitele activate în timpul formării memoriei și neuronii care au fost marcați în același timp.

„Când am făcut asta, am văzut că neuronii engramei tind să intre în contact cu astrocitele care sunt active în timpul formării aceleiași memorie”, spune Williamson. Pentru a vedea cum activitatea astrocitelor afectează neuronii, echipa a stimulat artificial astrocitele prin microinjectarea lor cu un virus conceput pentru a induce expresia genei c-Fos. „A crescut direct activitatea neuronilor engramei, dar nu a crescut activitatea neuronilor non-engrami în contact cu același astrocit”, explică Williamson.

În acest fel, echipa sa a stabilit că cel puțin unele astrocite ar putea comunica de preferință cu neuronii engramei. Cercetătorii au observat, de asemenea, că astrocitele implicate în memorarea evenimentului de condiționare a fricii aveau niveluri ridicate ale unei proteine ​​numite NFIA, despre care se știe că reglează circuitele de memorie din hipocamp.

Dar probabil cea mai frapantă descoperire a venit atunci când cercetătorii au testat dacă astrocitele implicate în memorarea unui eveniment au jucat și ele un rol în reamintirea lui mai târziu.

Uitarea selectivă

Primul test pentru a vedea dacă astrocitele au fost implicate în rechemare a fost să le activeze artificial atunci când șoarecii se aflau într-o cutie de care nu erau condiționați să se teamă. S-a dovedit că activarea artificială a astrocitelor care erau active în timpul formării unei amintiri de frică formată într-o cutie a determinat șoarecii să înghețe chiar și atunci când se aflau într-o altă cutie.

Deci, următoarea întrebare a fost, dacă tocmai ați ucis sau ați dezactivat în alt mod un ansamblu de astrocite activ în timpul unei anumite formări de memorie, ar șterge această memorie din creier? Pentru a face acest lucru, echipa și-a folosit instrumentele genetice pentru a șterge selectiv proteina NFIA din astrocite care erau active atunci când șoarecii au primit șocuri electrice. „Am descoperit că șoarecii au înghețat mult mai puțin atunci când i-am pus în cutiile de care erau condiționați să se teamă. Nu-și puteau aminti. Dar alte amintiri erau intacte”, susține Kwon.

14 comentarii