Kayıp anılar nasıl kurtarılır 07.06.2015

Çoğu zaman, amnezi hakkında konuştuklarında, onun anterograd veya retrograd çeşidini kastediyorlar. Bunları ayırt etmek kolaydır: anterograd amnezi - hastalığın başlangıcından sonra olanlarla ilgili hafıza ihlali; retrograd - hastalığın başlangıcından önce olanların hafızasında bozulma. Her ikisi de bir beyin hasarı nedeniyle veya şiddetli stres nedeniyle veya ciddi bir nörolojik hastalık (örneğin, Alzheimer sendromu) nedeniyle bir kişinin başına gelebilir. Açıkçası, amnezinin özel nedeni, bilgilerin kaydedilmesi ve depolanmasıyla ilgili bazı nöronların, bir nedenden dolayı gerektiği gibi çalışmayı bırakmasıdır. Ama bu sorunların özü nedir? Bazıları (ve çoğu) bilginin nöral devrelerden basitçe kaybolduğu ve böylece kurtarılamayacağı hipotezini savunur. Diğerleri burada bir erişim sorunuyla karşı karşıya olduğumuza, bilginin hala beyin deposunda olduğuna, ancak engellendiğine ve ona ulaşamayacağımıza inanıyor.

Görünüşe göre, engellenen erişim hipotezi hala doğrudur - Susumu Tonegawa'nın deneylerinin sonuçları ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki laboratuvarının çalışanları lehine konuşuyor. Tonegawa, antikor çeşitliliği oluşumunun genetik ilkesinin keşfi için 1987'de Nobel Ödülü'nü aldı, ancak daha sonra hücresel hafıza mekanizmalarına geçti. Ve burada o ve meslektaşları olağanüstü bir başarı elde etti. Örneğin, geçen yıl, beynin olayların sırasını nasıl hatırladığını ve aniden yanlış bir şey yaptığımızı fark ettiğimizde işleyen belleğin nasıl düzeltildiğini açıkladıkları birkaç makale yayınladılar. Son olarak, geçen yıl Nature makalelerinde duygusal hafızanın yeniden programlanmasından bahsetmişler: Araştırmacılar, hipokampal nöronları etkileyerek, kötü anıları kelimenin tam anlamıyla iyi olanlara dönüştürebildiler.

2012 yılında, Tonegawa'nın grubu, hipokampusta (ana hafıza merkezlerinden biri) engram hücrelerinin varlığını doğrulayabildi. Engram, bir uyaranın bıraktığı iz olarak anlaşılır; nöronlar hakkında konuşursak, o zaman tekrarlanan bir sinyal - bir ses, bir koku, belirli bir ortam, vb. - onlarda bazı fiziksel ve biyokimyasal değişikliklere neden olmalıdır. Eğer uyaran daha sonra tekrarlanırsa, "iz" etkinleştirilir ve içinde bulunduğu hücreler tüm hafızayı hafızadan geri çağırır. Başka bir deyişle, engram ("anahtar") nöronlarımız, kaydedilen bilgilere erişmekten sorumludur ve kendi kendilerine çalışabilmeleri için bir anahtar sinyalden etkilenmeleri gerekir. Ancak buna ek olarak, bu tür hücreler bir şekilde uyaran izlerini koruyabilmelidir. Pratikte bu, engram hücreleri arasındaki hücreler arası sinapsların güçlendirilmesi gerektiği anlamına gelir: bunlar ne kadar güçlüyse, sinyal aralarında o kadar güvenilir şekilde geçer, nöronlar belirli bir uyarıyı o kadar güçlü hatırlar. Bununla birlikte, yakın zamana kadar, burada hiçbir deneysel doğrulama yoktu - hiç kimse, bir uyarıcının ezberlenmesiyle ilişkili bu tür nöronlarda spesifik biyokimyasal değişikliklerin gerçekten meydana gelip gelmediğini bilmiyordu.

Araştırmacılar, birkaç yıl önce "anahtar" hücrelerin varlığını doğrulamalarına izin veren aynı optogenetik yöntemlerini kullandılar. Optogenetiğin özünün, bir nöronun hücre zarında bir iyon kanalı oluşturan ışığa duyarlı bir proteini tanıtması olduğunu hatırlayın: bir ışık sinyali kanalı açar, iyonlar zarın her iki tarafına yeniden dağıtılır ve nöron ya "açılır" ya da belirli bir deneyimde neye ihtiyaç duyulduğuna bağlı olarak "uykuya dalar". İlk olarak, farelerin hipokampüsünde, kendileri ışıkla aktive edildiğinde anıları açan hücreler buldular. Bu hücreler, çalışmanın yazarlarının Science'daki makalelerinde yazdığı gibi, hücreler arası bağlantıları gerçekten güçlendirdi - başka bir deyişle, birlikte bir sinyalle belirli bir bilgi bloğuna erişim açan bir sinir anahtarı oluşturdular. Artan hücreler arası temas, hücrenin sinapsa hizmet eden daha fazla proteine ​​ihtiyacı olduğu anlamına gelir, yani her şey protein biyosentezi sürecine dayanır. Nöronlardaki sentez bir antibiyotik ile kapatıldı ve bu, fare bir şey ezberledikten hemen sonra yapıldı. Bu durumda sinapslar kırılgan kaldı ve en önemlisi, fare ertesi gün eğitim sırasında aktif olan aynı uyarana maruz kaldığında hiçbir şey hatırlayamadı. Gerçek bir retrograd amnezi ortaya çıktı - antibiyotik tedavisi ortadan kalkmadan önce olanların hatırası ve sıradan uyaranların yardımıyla onu geri yüklemek imkansızdı.

Ancak, kilit bir uyarana yanıt vermesi beklenen ve zayıflamış sinapslar nedeniyle sessiz kalan aynı engram hücreleri, optogenetik modifikasyonlar taşıyordu. Ve şimdi, bir ışık darbesi yardımıyla aktive edildiyse, o zaman hayvanların hafızası geri döndü. Özel anahtar hücreler, sinapslar ve protein sentezi ile ilgili detayları bir kenara bırakırsak, sinirbilimcilerin beyne bir ışık flaşı yardımıyla hafızayı restore ettikleri ortaya çıkıyor.

Ancak, olağandışı işitme için adları ne kadar garip görünse de, vurgu yine de engram nöronlarına yapılmalıdır. Daha önce, Tonegawa'nın laboratuvarı, hafızayı açmaktan yalnızca bir hücrenin değil, bu tür birkaç nöronun bir sinir devresinin sorumlu olduğunu gösterebiliyordu. Araştırmacılar, yeni verilere dayanarak, memelilerin beyninde (ve belki de genel olarak, merkezi sinir sistemine sahip çoğu hayvanda) belleğin nasıl organize edildiğini gösteren aşağıdaki diyagramı öneriyorlar. Ana noktası, farklı yapıların hafızayı depolamaktan ve aktive etmekten sorumlu olmasıdır - engram hücre grupları, bilgi bloklarını depolayan diğer sinir devreleriyle ilgilenir ve aktivasyon nöronları bir anlamda talep üzerine kitap ödünç veren kütüphanecilerle karşılaştırılabilir. Ayrıca, aktivasyon nöronları ve depolama nöronları arasındaki ilişki farklı olabilir, örneğin, bir aktive edici ağ aynı anda birkaç bellek birimi üzerinde hareket edebilir ve bunlar ve diğerleri arasındaki belirli ilişkilerin hala düzgün bir şekilde incelenmesi gerekir.

Elbette bu, hafızanın bozulması veya kaybının sadece engram hücrelerindeki arızalardan kaynaklandığı anlamına gelmez, "ana depolama"da da sorunlar başlayabilir. Bununla birlikte, pratik bir bakış açısından, uzun zamandır unutulmuş anıları geri getirmek için hangi sinir hücrelerinin harekete geçmesi gerektiğini bilmek hala yararlıdır, çünkü anıların kendileri kaybolmamış olabilir, sadece " Kendilerinden sorumlu olan hücreleri uyandırın.