Dalam kajian terobosan, saintis mendedahkan dimensi baharu kepada penyimpanan memori dan ingatan melibatkan sel otak berbentuk bintang yang dipanggil astrocytes. Penemuan ini boleh memberi kesan ketara kepada kajian dan rawatan keadaan berkaitan ingatan seperti Alzheimer dan PTSD.
Kajian terobosan diterbitkan dalam jurnal Nature oleh penyelidik di Kolej Perubatan Baylor dan Institut Penyelidikan Neurologi Jan dan Duncan di Hospital Kanak-kanak Texas (Texas Children's Duncan NRI) telah melancarkan pemain yang tidak diketahui sebelum ini dalam bidang penyimpanan dan ingatan ingatan: astrocytes. Sel-sel otak bukan neuron berbentuk bintang ini kini ditubuhkan sebagai komponen penting dalam orkestrasi ingatan bersama neuron.
Secara tradisinya, pembentukan dan pengambilan ingatan telah dikaitkan dengan aktiviti neuron, khususnya yang membentuk sel engram — kumpulan neuron yang dipercayai menyimpan kenangan. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru ini mencadangkan bahawa astrosit juga menyumbang secara signifikan kepada proses ini dengan bekerja bersama-sama dengan engram neuron.
"Idea yang berlaku ialah pembentukan dan ingatan ingatan hanya melibatkan engram neuron yang diaktifkan oleh pengalaman tertentu, dan memegang serta mendapatkan semula ingatan," kata pengarang yang sepadan Benjamin Deneen, seorang profesor di Jabatan Neurosurgeri di Baylor, dalam satu Siaran akhbar.
"Makmal kami mempunyai sejarah panjang mengkaji astrosit dan interaksi mereka dengan neuron. Kami telah mendapati bahawa sel-sel ini berinteraksi rapat antara satu sama lain, secara fizikal dan fungsi, dan ini penting untuk fungsi otak yang betul. Bagaimanapun, peranan astrosit dalam penyimpanan dan mendapatkan semula ingatan belum pernah disiasat sebelum ini,” tambahnya.
Astrocytes Mencetuskan Ingatan Ingatan
Pasukan penyelidik bermula dengan mencipta alat makmal termaju untuk memahami aktiviti astrosit yang dikaitkan dengan litar ingatan di dalam otak.
Dalam eksperimen mereka, mereka mengkondisikan tikus untuk mengaitkan konteks tertentu dengan ketakutan. Apabila kembali ke persekitaran yang sama, tikus akan 'membeku' kerana takut ditarik balik. Menariknya, apabila tikus berada dalam persekitaran yang berbeza di mana mereka tidak dikondisikan untuk berasa takut, mereka tidak membeku - melainkan astrosit tertentu diaktifkan.
"Bekerja dengan tikus ini dan dengan alat makmal baharu kami, kami dapat menunjukkan bahawa astrosit memainkan peranan dalam ingatan ingatan," kata pengarang bersama pertama Wookbong Kwon, rakan sekutu pasca doktoral di makmal Deneen, dalam siaran berita.
Astrosit utama yang dimaksudkan mengekspresikan gen yang dikenali sebagai c-Fos semasa peristiwa pembelajaran seperti pelaziman ketakutan. Astrosit yang mengekspresikan c-Fos ini didapati mengawal litar otak yang terlibat dalam penarikan semula ketakutan dengan cara yang serupa dengan neuron engram jiran mereka.
"Astrocytes yang mengekspresikan c-Fos secara fizikalnya rapat dengan neuron engram," tambah pengarang bersama pertama Michael R. Williamson, juga rakan sekutu pasca doktoral di makmal Deneen. "Tambahan pula, kami mendapati bahawa neuron engram dan ensembel astrocyte yang berkaitan secara fizikal juga disambungkan secara fungsional. Mengaktifkan ensembel astrocyte secara khusus merangsang aktiviti sinaptik atau komunikasi dalam engram neuron yang sepadan. Komunikasi astrocyte-neuron ini mengalir kedua-dua arah; astrosit dan neuron bergantung antara satu sama lain."
Implikasi untuk Keadaan Berkaitan Memori
Para penyelidik terus meneroka aktiviti gen NFIA dalam astrosit yang berkaitan dengan ingatan ingatan.
Mereka mendapati bahawa astrosit yang diaktifkan melalui pengalaman pembelajaran meningkatkan tahap protein NFIA, yang penting untuk ingatan ingatan. Melumpuhkan pengeluaran NFIA khususnya ingatan ingatan terjejas yang berkaitan dengan peristiwa pelaziman tetapi tidak menjejaskan ingatan lain, menekankan kekhususan penglibatan astrosit dalam ingatan individu.
"Apabila kami memadamkan gen NFIA dalam astrosit yang aktif semasa acara pembelajaran, haiwan itu tidak dapat mengingati ingatan khusus yang dikaitkan dengan peristiwa pembelajaran, tetapi mereka boleh mengingati kenangan lain," tambah Kwon.
Penemuan ini mencabar kepercayaan yang telah lama dipegang bahawa hanya neuron yang terlibat dalam ingatan dan pembentukan ingatan.
"Ensembles astrocytes berkaitan pembelajaran adalah khusus untuk peristiwa pembelajaran itu. Kumpulan astrocyte yang mengawal selia ingatan pengalaman menakutkan adalah berbeza daripada yang terlibat dalam mengingati pengalaman pembelajaran yang berbeza, "kata Deneen.
Anjakan paradigma ini membuka jalan baharu untuk penyelidikan penyakit berkaitan ingatan, seperti penyakit Alzheimer dan keadaan seperti gangguan tekanan selepas trauma (PTSD), di mana ingatan ingatan memainkan peranan penting. Dengan memahami penglibatan dwi neuron dan astrosit, penyelidik boleh membangunkan lebih banyak rawatan yang disasarkan untuk keadaan ini.