Badania nad tworzeniem i konsolidacją pamięci
Wyjaśnienie na poziomie molekularnym procesów uczenia się i zapamiętywania informacji ma ogromne znaczenie w rozpoznawaniu i leczeniu wielu zaburzeń poznawczych, jak również zapobieganiu im. W projekcie "Identification and selective targeting of neuronal networks underlying memory" (MAPPING FEAR MEMORY) wykorzystano zmodyfikowane genetycznie myszy, aby analizować białka i sieci neuronalne uczestniczące w procesach uczenia się i pamięci. Naukowcy początkowo badali istotność pobudliwości neuronalnej w tworzeniu i utrzymywaniu wspomnień. Stwierdzono, że zwiększona pobudliwość zdefiniowanego molekularnie podzbioru neuronów w obrębie bocznego ciała migdałowatego poprawia rekrutację neuronów podczas wyuczania strachu, ale nie jest podstawowym mechanizmem neurofizjologicznym wpływającym na długoterminowe utrzymywanie wspomnień strachu. Wywnioskowano, że pobudliwość neuronów ma znaczenie dla tworzenia wspomnień, lecz nie dla ich zachowywania. W innym badaniu korzystano z transgenicznych myszy z linii LSL-CaMKII. CaMKII jest kinazą białkową i od dawna wiadomo, że ma ona znaczenie w procesie powstawania i konsolidacji pamięci. Podczas tego eksperymentu początkowo zaburzano działanie kinazy CaMKII. Następnie myszom wstrzykiwano tamoksyfen w celu przywrócenia działania białka CaMKII w zdefiniowanych populacjach neuronów. Ta metoda umożliwiła naukowcom określenie minimalnej sieci neuronalnej, która jest niezbędna do zakodowania pamięci o sytuacji lękowej. Stwierdzono, że procesy uczenia zależne od ciała migdałowatego i od hipokampu wymagają działania białka CaMKII w momencie uczenia. Regulowanie poziomu CaMKII wywierało różnicowy wpływ na zadania behawioralne zależne od hipokampu lub ciała migdałowatego. Aby stwierdzić, które obszary mózgu uczestniczą w tworzeniu i przechowywaniu wspomnień, naukowcy korzystali z innej transgenicznej linii myszy reporterowych, linii Arc-dVenus. U tych myszy indukowanie transkrypcji Arc w obrębie neuronu powoduje ekspresję fluoryzującego białka dVenus. Doświadczenia wykazały, że warunkowanie lękiem powoduje znaczne zwiększenie zarówno liczby neuronów powodujących ekspresję Arc, jak i siły glutaminergicznych wejść synaptycznych do tych komórek. Dzięki eksperymentom uzyskano też w warunkach fizjologicznych niezależne potwierdzenie hipotezy, że pobudliwość neuronalna jest podstawowym regulatorem rekrutacji neuronów w bocznym ciele migdałowatym podczas nauki. Choć nowe techniki doświadczalne są nadal w fazie przedklinicznej, stanowią one pierwszy krok w kierunku określenia celów neurobiologicznych o kluczowym znaczeniu dla zapobiegania zaburzeniom pamięci i leczenia ich. Opracowane techniki są teraz dostępne również dla innych neurobiologów, którzy dzięki nim mogą dalej poszerzać wiedzę o mechanizmach molekularnych i komórkowych uczenia się i zapamiętywania.
Słowa kluczowe
Uczenie się, pamięć, tworzenie pamięci, konsolidacja pamięci, praca neuronów, lęk
