Проучване разкрива "молекулярно лепило", което подпомага формирането и стабилизирането на паметта

Независимо дали става въпрос за първото ни посещение в зоологическата градина или за момента, в който се научихме да караме колело, имаме детски спомени, които остават за цял живот. Но какво прави тези спомени толкова дълги?

Проучване, публикувано в списание Science Advances от международен екип от учени, разкри биологичната основа на дългосрочните спомени. Централното откритие беше ролята на молекулата KIBRA, която действа като „лепило“ за други молекули, като по този начин затвърждава формирането на спомени.

„Предишните опити да се разбере как молекулите съхраняват дългосрочните спомени са се фокусирали върху индивидуалните действия на отделните молекули“, обяснява Андре Фентън, професор по неврология в Нюйоркския университет и един от водещите изследователи. „Нашето проучване показва как тези молекули взаимодействат помежду си, за да гарантират, че спомените се съхраняват трайно.“

„По-доброто разбиране на начина, по който съхраняваме спомените си, ще помогне за бъдещите усилия за изучаване и лечение на нарушения, свързани с паметта“, добавя Тод Сактър, професор в SUNY Downstate Health Sciences и един от водещите изследователи.

Отдавна е известно, че невроните съхраняват информация в модели на силни и слаби синапси, които определят свързаността и функцията на невронните мрежи. Молекулите в синапсите обаче са нестабилни, постоянно се движат в рамките на невроните, износват се и се заменят в рамките на часове или дни, което повдига въпроса: как спомените могат да бъдат стабилни в продължение на години или десетилетия?

В мишия модел, изследователите се фокусирали върху ролята на KIBRA, протеин, експресиран в бъбреците и мозъка, чиито генетични варианти са свързани както с добра, така и с лоша памет. Те проучили как KIBRA взаимодейства с други молекули, важни за формирането на паметта, в този случай протеин киназа Mzeta (PKMzeta). Този ензим е ключова молекула за укрепване на нормалните синапси при бозайниците, но се разгражда след няколко дни.

Експерименти показват, че KIBRA е „липсващото звено“ в дългосрочните спомени, действайки като „постоянен синаптичен етикет“ или лепило, което се прикрепя към силни синапси и PKMzeta, като същевременно избягва слабите синапси.

„Когато се формира паметта, синапсите, участващи в процеса, се активират и KIBRA селективно се поставя в тези синапси“, обяснява Сактър, професор по физиология, фармакология, анестезиология и неврология в SUNY Downstate. „PKMzeta след това се прикрепя към синаптичния маркер на KIBRA и поддържа тези синапси силни. Това позволява на синапсите да се придържат към новообразувания KIBRA, привличайки още новообразувани PKMzeta.“

По-конкретно, техните експерименти, описани в статия в Science Advances, показват, че прекъсването на връзката KIBRA-PKMzeta изтрива стари спомени.

Предишни проучвания показват, че случайните увеличения на PKMzeta в мозъка подобряват слабите или избледняващи спомени, което е озадачаващо, защото би действало на произволни места. Постоянното синаптично маркиране от KIBRA обяснява защо допълнителният PKMzeta подобрява паметта, като действа само на местата, маркирани от KIBRA.

„Механизмът на персистиращо синаптично маркиране обяснява за първи път тези открития, които имат клинични последици за неврологични и психиатрични нарушения на паметта“, каза Фентън, който е и в Института по неврология към Медицинския център Лангоун към Нюйоркския университет.

Авторите на статията отбелязват, че изследването потвърждава концепция, въведена през 1984 г. от Франсис Крик. Сактър и Фентън посочват, че неговата хипотеза за обяснение на ролята на мозъка в съхраняването на паметта въпреки постоянните клетъчни и молекулярни промени е механизмът на „Кораба на Тезей“ - философски аргумент от гръцката митология, в който нови дъски заместват старите, за да поддържат „Кораба на Тезей“ през годините.

„Механизмът на персистиращо синаптично маркиране е аналогичен на начина, по който новите дъски заместват старите, за да поддържат Корабът на Тезей през поколенията, и позволява на спомените да се запазят с години, дори когато протеините, които поддържат паметта, се заменят“, казва Сактър.

Франсис Крик интуитивно предсказа този механизъм на „Корабът на Тезей“, дори предсказа ролята на протеин киназата. Но бяха необходими 40 години, за да се открие, че компонентите са KIBRA и PKMzeta, и да се разбере механизмът, чрез който те взаимодействат.