Myszy i pamięci

Leczenie myszy z uszkodzonym mózgiem związkami, które wpływają na ekspresję genów, przywraca ich zdolność do przywoływania długotrwałych wspomnień, zgodnie z badaniem z tego tygodnia Natura . Ten sam efekt daje wychowywanie myszy w stymulującym środowisku. Wyniki sugerują, że raz skonsolidowane wspomnienia mogą pozostać dostępne nawet po znacznej utracie komórek mózgowych. Otwierają również możliwość opracowania leków do leczenia utraty pamięci związanej z chorobami takimi jak choroba Alzheimera i demencja.

Wzbogacenie środowiska: Myszy trzymane w ciekawym środowisku — w tym przypadku w dużej klatce zawierającej zabawki o różnych kolorach, kształtach i fakturze oraz na kółku do biegania, które umożliwia dobrowolne ćwiczenia — były w stanie lepiej odzyskać długoterminowe wspomnienia po uszkodzeniu mózgu. Odkrycia mogą pomóc w opracowaniu leków wzmacniających pamięć dla ludzi.

Poprzednie badania przyniosły wyniki podobne do wyników badania, że ​​wzbogacenie środowiska może poprawić uczenie się. To nic wielkiego, mówi współautor Li-Huei Tsai z Instytutu Picower ds. uczenia się i pamięci MIT, ale jeśli chodzi o odzyskiwanie pamięci długotrwałej… wszyscy byliśmy oszołomieni.

Tsai i jej koledzy przeprowadzili badanie na myszach genetycznie zmodyfikowanych do ekspresji białka zwanego p25 w określonych warunkach. Białko powoduje masową śmierć komórek mózgowych i jest powiązane z chorobami neurodegeneracyjnymi. Naukowcy mogą włączać i wyłączać ekspresję p25, kontrolując dietę myszy, wywołując do woli uszkodzenia mózgu. Bez specjalnej diety myszy zachowują się jak normalne myszy.

Aby przetestować pamięć myszy, Tsai i jej koledzy zaczęli od warunkowania ich strachu przed pewnym miejscem. Myszy zostały przeniesione z klatek do komory zapewniającej nowe, interesujące środowisko, które chcą zbadać, wyjaśnia. Ale w tej komorze myszy doznały lekkiego wstrząsu na nogach. To nie boli, mówi Tsai, ale oni tego nienawidzą.

To warunkowanie strachowe zostaje zakodowane w hipokampie w mózgu, zanim zostanie przeniesione trzy do czterech tygodni później do kory, gdzie staje się stabilną, długotrwałą pamięcią. Następnie, jeśli myszy wracają do komnaty, pamiętają złe doświadczenia i zastygają w miejscu zamiast eksplorować.

Po ustaleniu tej pamięci u genetycznie zmodyfikowanych myszy, Tsai i jej współpracownicy wywołali uszkodzenie mózgu, włączając gen p25. Zgodnie z oczekiwaniami, myszy straciły strach przed komorą, nie zamarzając, jak zrobiłyby to normalne myszy po takim samym kondycjonowaniu.

Jednak podanie myszom z uszkodzonym mózgiem związku zwanego inhibitorem deacetylazy histonowej (HDAC) dało zupełnie inne wyniki. Histony to białka, wokół których owijają się nici DNA, tworząc strukturę zwaną chromatyną. Sposób, w jaki chromatyna się gromadzi, wpływa na regulację i ekspresję genów. Myszy, którym podano inhibitor HDAC, który pozwala DNA odwijać się od histonów, czyniąc DNA dostępnym dla transkrypcji, były w stanie odzyskać długoterminowe wspomnienia znacznie lepiej niż myszy nieleczone.

Ta ulepszona pamięć wystąpiła również, gdy myszy z uszkodzonym mózgiem nieleczone inhibitorem HDAC zostały umieszczone w wzbogacającym środowisku. Według Tsai myszy są zwykle trzymane w małej klatce, w której znajduje się niewiele więcej niż pożywienie i woda. Przeniesienie ich do większej klatki z mnóstwem zabawek, kółkiem do biegania i innymi myszami do interakcji pozwala im być znacznie bardziej aktywnymi fizycznie i psychicznie, mówi. Myszy w tym stymulującym środowisku wykazywały znacznie lepsze zachowanie podczas zamrażania, pokazując, że były w stanie odzyskać pamięć długoterminową.

Zarówno inhibitor HDAC, jak i środowisko wzbogacające prawdopodobnie stymulują wzrost połączeń między neuronami, które przeprogramowują mózg w taki sposób, aby uczynić długoterminowe wspomnienia bardziej dostępnymi, mówi Tsai. Niekoniecznie widzisz zwiększoną liczbę neuronów, wyjaśnia, ale obserwujesz wzrost tworzenia dendrytów i synaps. W przypadku inhibitorów HDAC może być tak, że zmiana struktury chromatyny powoduje większą ekspresję genów wpływających na wzrost synaptyczny.

Wyniki są bardzo imponujące, mówi Ya-Ping Tang , neurobiolog z Uniwersytetu w Chicago. Pokazuje, jak epigenetyka – zmieniona ekspresja genów, która nie jest powiązana ze zmianami w samym DNA – jest zaangażowana w uczenie się i pamięć, mówi.

Nie jest jasne, dlaczego zainicjowanie uszkodzenia mózgu u myszy nie niszczy całkowicie wspomnień długotrwałych. Nasze badanie nie może o tym mówić, mówi Tsai, ale pokazuje, że nawet przy tak znacznej utracie neuronów nie wystarczy pozbyć się pamięci.

Tang mówi, że jest zbyt wcześnie, aby stwierdzić, czy można opracować leki oparte na tym mechanizmie, aby pomóc przywrócić utratę pamięci u ludzi. Tsai i jej grupa testują teraz inne inhibitory HDAC u myszy, aby sprawdzić, które z nich działają najlepiej. To będzie bardzo interesujące zobaczyć, czy inhibitory HDAC pomogą ludziom, mówi. To naprawdę daje nadzieję ludziom z utratą neuronów i demencją, że może coś da się zrobić.

ukryć