Θεραπεία φωτός για την αμνησία. Scientists retrieve lost memories using optogenetics

Επαναστατική οπτογενετική τεχνική επαναφέρει χαμένες μνήμες. Researchers have found that memories that have been 'lost' as a result of amnesia can be recalled by activating brain cells with light. They reactivated memories that could not otherwise be retrieved, using a technology known as optogenetics. Credit: Illustration by Christine Daniloff/MIT

Ιάπωνες και Αμερικανοί νευροεπιστήμονες κατάφεραν να επαναφέρουν στον εγκέφαλο ποντικιών, μνήμες που φαίνονταν οριστικά χαμένες λόγω σοβαρής αμνησίας. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια επαναστατική τεχνική στην οποία εξέθεσαν νευρώνες σε φως το οποίο ενεργοποίησε τον μηχανισμό της μνήμης επαναφέροντας αναμνήσεις. Το επίτευγμα μπορεί μελλοντικά να βοηθήσει στη θεραπεία ανθρώπων με ανάλογα προβλήματα απώλειας μνήμης.

Η τεχνική

During memory encoding, some cells (engram cells, red) are recruited giving rise to new connections or activating preexisting ones (dashed red line). Immediately after encoding the process of memory consolidation allows the development of new connections (thick red line).

Ερευνητές του ιαπωνικού Ινστιτούτου Επιστημών του Εγκεφάλου RIKEN και του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου ΜΙΤ των ΗΠΑ, με επικεφαλής τον Σουσούμου Τονεγκάβα έδωσαν στα πειραματόζωα ένα φάρμακο, το οποίο τα εμπόδισε να δημιουργήσουν μνήμες για ένα γεγονός που τους προκαλούσε φόβο. Όταν όμως, στη συνέχεια, οι επιστήμονες ενεργοποίησαν με φως εκείνους τους νευρώνες που σχηματίζουν τις μνήμες, τότε οι τελευταίες επανήλθαν.

Όπως ανέφεραν οι ερευνητές, σε μερικές τουλάχιστον περιπτώσεις αμνησίας, οι αναμνήσεις μπορεί να μην έχουν διαγραφεί οριστικά, απλώς ο εγκέφαλος αδυνατεί να τις ανακαλέσει και έτσι να τις ξαναθυμηθεί. Η νέα οπτογενετική τεχνική δίνει «φωτεινή» χείρα βοηθείας στον εγκέφαλο, ώστε να κάνει την ανάκληση της ανάμνησης. Αν η μέθοδος επιβεβαιωθεί και στους ανθρώπους, τότε θα ανοίξει παράθυρο ελπίδας για όσους πάσχουν από αμνησία, π.χ. λόγω τραύματος στον εγκέφαλο, νόσου Αλτσχάιμερ ή άλλης νευροεκφυλιστικής διαταραχής.

Ο ιός

In their naïve, unlearned state, mice have not gained a context-specific engram. Scientists trained the mice to associate a mild shock with an environment, causing a 'freezing' behaviour. In the amnesia state, the mice do not have freezing behavior in the fearful context, but can have freezing behavior if directly activated.

Το «μυστικό» της νέας ελπιδοφόρας τεχνικής συνίσταται στην εισαγωγή -μέσω ενός αβλαβούς ιού- γονιδίων στα εγκεφαλικά κύτταρα (νευρώνες), έτσι ώστε αυτά να παράγουν πλέον μια φωτοευαίσθητη πρωτεΐνη, η οποία κάνει τα κύτταρα να ενεργοποιούνται υπό την επίδραση του φωτός.

Οι ερευνητές έκαναν ήπιο ηλεκτροσόκ στα πειραματόζωα, ώστε να τους δημιουργήσουν μια ανάμνηση φόβου σε ένα συγκεκριμένο χώρο. Όταν τα ποντίκια επέστρεφαν στον ίδιο χώρο, ακόμη και χωρίς επανάληψη του ηλεκτροσόκ, πάγωναν από τον φόβο τους λόγω της ανάμνησης.

Όταν όμως οι επιστήμονες έδωσαν στα ποντίκια μια χημική ουσία που μπλόκαρε τον σχηματισμό αναμνήσεων στους νευρώνες, τότε τα ζώα δεν θυμούνταν το ηλεκτροσόκ και έτσι δεν φοβούνταν πια τον χώρο όπου αυτό είχε λάβει χώρα. Ο φόβος (και η μνήμη του) τελικά επανήλθε, όταν μέσω του φωτός ενεργοποιήθηκαν οι αντίστοιχοι νευρώνες, που είχαν «αποθηκεύσει» το εκφοβιστικό συμβάν. Το επίτευγμα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Science».

Πηγή: Tomás J. Ryan, Dheeraj S. Roy, Michele Pignatelli, Autumn Arons, and Susumu Tonegawa. Engram cells retain memory under retrograde amnesia. Science, 29 May 2015: 1007-1013 DOI:10.1126/science.aaa5542.