Δευτέρα, 27 Ιανουαρίου 2014

Δείτε πώς οι αναμνήσεις σχηματίζονται στον εγκέφαλο. How memories are REALLY made: Incredible new video captures their formation in the brain

Οι αναμνήσεις συντίθενται στον ιππόκαμπο του εγκεφάλου - στην εικόνα παρουσιάζονται κύτταρα του ιππόκαμπου ποντικού. The video shows molecules in a mouse brain moving to form new memories. Researchers say it could have major implications for our understanding of how the brain works.

Για πρώτη φορά ερευνητές αποτύπωσαν σε βίντεο το πώς οι αναμνήσεις σχηματίζονται στον εγκέφαλο. Στο βίντεο αυτό φαίνονται φθορίζοντα μόρια τα οποία κινούνται μέσα στον εγκέφαλο ποντικού και δημιουργούν τις αναμνήσεις. Σύμφωνα με τους ειδικούς του Κολεγίου Ιατρικής Αλμπερτ Αϊνστάιν του Πανεπιστημίου Γεσίβα, η «σύλληψη» των αναμνήσεων εν τη γενέσει τους μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στην κατανόησή μας σχετικά με τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Πώς έγινε η «σύλληψη»

Δείτε  το εκπληκτικό βίντεο στο οποίο για πρώτη φορά «συλλαμβάνεται» η σύνθεση αναμνήσεων σε πραγματικό χρόνο. Researchers at Albert Einstein College of Medicine developed a mouse model in which molecules crucial to making memories (beta-actin mRNA) were given fluorescent "tags" so they could be tracked. This clip shows them traveling within a live brain cell in real time. Video Credit: Hye Yoon Park, Ph.D.

Στο πλαίσιο του πειράματός τους οι επιστήμονες «παρακολούθησαν» στενά μόρια ζωτικής σημασίας για τον σχηματισμό των αναμνήσεων. Ενέχυσαν φθορίζουσα σήμανση στα μόρια αυτά προκειμένου να τα παρατηρούν ενόσω ταξίδευαν σε πραγματικό χρόνο μέσα σε ζώντα εγκεφαλικά κύτταρα.

Διέγειραν νευρώνες στον ιππόκαμπο του εγκεφάλου ενός ποντικού – πρόκειται για την περιοχή όπου οι αναμνήσεις συντίθενται και αποθηκεύονται βραχυπρόθεσμα – και στη συνέχεια παρακολούθησαν τα φθορίζοντα μόρια mRNA β-ακτίνης να σχηματίζονται στους πυρήνες των νευρώνων και να ταξιδεύουν μέσα στους δενδρίτες (πρόκειται για τις αποφυάδες των νευρώνων που λειτουργούν ως «πύλες εισόδου» των πληροφοριών που λαμβάνουν τα νευρικά κύτταρα).

Μάλιστα, όπως είδαν οι ερευνητές, το mRNA στους νευρώνες ρυθμίζεται μέσω μιας διαδικασίας που πρώτη φορά περιγράφεται. Με τη διαδικασία αυτή η β-ακτίνη συντίθεται σε συγκεκριμένες στιγμές, σε συγκεκριμένες περιοχές και σε συγκεκριμένες ποσότητες.

Η ευφυέστατη στρατηγική των νευρώνων

Robert Singer, Ph.D.

Τα ευρήματα αυτά μαρτυρούν ότι οι νευρώνες έχουν αναπτύξει μια ευφυέστατη στρατηγική προκειμένου να ελέγχουν πώς λειτουργούν οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη δημιουργία των αναμνήσεων. «Η παρατήρηση ότι οι νευρώνες ενεργοποιούν επιλεκτικά τη σύνθεση πρωτεϊνών και στη συνέχεια ‘κατεβάζουν τον διακόπτη’ της διαδικασίας ταιριάζει απόλυτα με το πώς σχηματίζονται οι αναμνήσεις» ανέφερε ο επικεφαλής της μελέτης δρ Ρόμπερτ Σίνγκερ και συμπλήρωσε: «Η συχνή ενεργοποίηση του κάθε νευρώνα καθιστά το mRNA διαθέσιμο ελεγχόμενα με αποτέλεσμα η β-ακτίνη να συσσωρεύεται ακριβώς όπου χρειάζεται για να ενισχύονται συγκεκριμένες συνάψεις».

Προηγμένες απεικονιστικές τεχνικές ήταν εκείνες που παρείχαν το μοναδικό αυτό «παράθυρο» στον τρόπο σχηματισμού των αναμνήσεων από τον εγκέφαλο. Οι ίδιοι οι ερευνητές περιγράφουν τη δουλειά τους ως «ένα μεγάλο τεχνολογικό κατόρθωμα που δεν έχει επιτευχθεί ποτέ στο παρελθόν στα ζώα».

Σε ό,τι αφορά τις δυσκολίες του πρωτοποριακού αυτού πειράματος, οι επιστήμονες από το Κολέγιο Αλμπερτ Αϊνστάιν σημειώνουν ότι «οι προσπάθειες για να ανακαλυφθεί πώς οι νευρώνες δημιουργούν τις αναμνήσεις είχαν επί μακρόν αντιμετωπίσει μεγάλα εμπόδια. Και αυτό διότι οι νευρώνες είναι άκρως ευαίσθητοι στην οποιαδήποτε παρέμβαση. Ωστόσο πρέπει κάποιος να παρέμβει στο εσωτερικό τους για να ανακαλύψει τις μοριακές διεργασίες που οδηγούν στον σχηματισμό των αναμνήσεων».

Οι ειδικοί προσθέτουν πως είναι άκρως σημαντικό το γεγονός ότι κατάφεραν να αναπτύξουν το συγκεκριμένο μοντέλο ποντικού χωρίς να χρειαστεί να χρησιμοποιήσουν τεχνητά γονίδια ή να προχωρήσουν σε οποιουδήποτε άλλου είδους παρέμβαση του θα έβλαπτε τους νευρώνες. Το νέο επίτευγμα παρουσιάζεται σε δύο άρθρα στην επιθεώρηση «Science».

Τα επόμενα βήματα

Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι να μελετήσουν περαιτέρω τη μοριακή βάση της μνήμης. Για τον λόγο αυτό το εργαστήριο του δρος Σίνγκερ αναπτύσσει τεχνολογίες για την απεικόνιση των νευρώνων στον εγκέφαλο ζωντανών ποντικιών σε συνεργασία με τον δρα Βλαντισλάβ Βερκούσα που επίσης εργάζεται στο Κολέγιο Αλμπερτ Αϊνστάιν.

Με δεδομένο ότι ο ιππόκαμπος έχει την έδρα του βαθιά μέσα στον εγκέφαλο, οι επιστήμονες ελπίζουν να αναπτύξουν υπέρυθρες φθορίζουσες πρωτεΐνες οι οποίες θα εκπέμπουν φως το οποίο θα έχει την ικανότητα να διαπερνά τους ιστούς. Μια άλλη πιθανότητα θα ήταν η ανάπτυξη μιας συσκευής οπτικών ινών που θα εισάγεται στον εγκέφαλο και θα παρατηρεί τους νευρώνες του ιππόκαμπου που συνθέτουν τη μνήμη.