Η μνήμη είναι θεμελιώδης για την αίσθηση της ταυτότητάς μας. Χωρίς την ικανότητα διατήρησης των αναμνήσεων, η μάθηση θα ήταν αδύνατη, όχι μόνο για τον άνθρωπο αλλά για κάθε ζωντανό πλάσμα. Η ιδέα αυτή υπογραμμίζει γιατί πολλοί νευροεπιστήμονες θεωρούν ότι η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος αποθηκεύει τις αναμνήσεις είναι ένα από τα πιο θεμελιώδη ερωτήματα στον τομέα.
Μια σημαντική ανακάλυψη για την αντιμετώπιση αυτού του ερωτήματος έγινε στις αρχές της δεκαετίας του 1970 με την ανακάλυψη ενός φαινομένου γνωστού ως μακροχρόνια ενδυνάμωση (LTP). Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι όταν μια σύναψη -το σημείο σύνδεσης μεταξύ δύο νευρώνων- διεγείρεται ηλεκτρικά, παρατηρείται μια μακροχρόνια αύξηση στο πόσο αποτελεσματικά η σύνδεση αυτή μεταδίδει σήματα. Αυτή η αλλαγή περιγράφεται ως αύξηση της «συναπτικής ισχύος», μια διαδικασία που πιστεύεται ότι στηρίζει τη δημιουργία και τη διατήρηση των αναμνήσεων. Οι αναμνήσεις πιστεύεται ότι αποθηκεύονται ως δίκτυα νευρωνικών συνδέσεων, με διαφορετική ισχύ που υποδηλώνει διαφορετικά ίχνη μνήμης.
Brain Scientists Finally Discover the Glue that Makes Memories Stick for a Lifetime | Scientific American https://t.co/BcSNq6rbrq
— Chris Stringer (@ChrisStringer65) August 28, 2024
Στην αναζήτηση για την αποκάλυψη των συγκεκριμένων μορίων που διευκολύνουν την LTP, δύο κύριοι υποψήφιοι αναδείχθηκαν με την πάροδο των ετών. Το ένα από αυτά, το PKMzeta (protein kinase Mzeta), κέρδισε σημαντική προσοχή το 2006, όταν μια μελέτη έδειξε ότι ο αποκλεισμός αυτού του μορίου διέγραφε τις χωρικές αναμνήσεις σε αρουραίους. Η έρευνα υπέδειξε ότι αν η αναστολή της PKMzeta μπορούσε να εξαλείψει τις αναμνήσεις, το μόριο πρέπει να είναι ζωτικής σημασίας για τη διαδικασία διατήρησής τους από τον εγκέφαλο. Η διαπίστωση αυτή οδήγησε σε ένα κύμα μελετών σχετικά με αυτό που ονομάστηκε «μόριο μνήμης», με πολλαπλά πειράματα που επιβεβαίωσαν ότι η PKMzeta ήταν τόσο απαραίτητη όσο και επαρκής για τη διατήρηση διαφόρων τύπων αναμνήσεων.
Ωστόσο, η θεωρία δεν ήταν απαλλαγμένη από τις αδυναμίες της. Το πρωταρχικό ζήτημα ήταν ότι η PKMzeta είναι σχετικά βραχύβια. «Αυτές οι πρωτεΐνες διαρκούν στις συνάψεις μόνο για μερικές ώρες και στους νευρώνες, πιθανώς για μερικές ημέρες», εξήγησε ο Todd Sacktor, νευρολόγος στο Πανεπιστήμιο Επιστημών Υγείας SUNY Downstate και συν-συγγραφέας της καθοριστικής μελέτης του 2006. «Ωστόσο, οι αναμνήσεις μας μπορούν να διαρκέσουν 90 χρόνια, οπότε πώς εξηγείται αυτή η διαφορά;» Επιπλέον, η PKMzeta συντίθεται στα κύτταρα ανάλογα με τις ανάγκες, αλλά στη συνέχεια πρέπει να εντοπίσει τις συγκεκριμένες συνάψεις που χρειάζεται να ενισχύσει. Λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε νευρώνας διαθέτει περίπου 10.000 συνάψεις, εκ των οποίων μόνο ένα μικρό ποσοστό απαιτεί ενίσχυση, ο ακριβής μηχανισμός με τον οποίο τα μόρια PKMzeta επιτελούν αυτό το έργο παρέμενε ασαφής.
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science Advances από τους Sacktor, Andre Fenton και τους συνεργάτες τους ρίχνει νέο φως σε αυτά τα ερωτήματα, καλύπτοντας ορισμένα από τα κενά στην κατανόησή μας. Η έρευνα υποδηλώνει ότι η PKMzeta λειτουργεί σε συνδυασμό με ένα άλλο μόριο που ονομάζεται KIBRA (kidney and brain expressed adaptor protein). Η KIBRA προσκολλάται στις συνάψεις που ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια της μάθησης, ουσιαστικά «σημαδεύοντάς» τες. Αυτή η επισήμανση επιτρέπει στην KIBRA να συνδεθεί με την PKMzeta, η οποία στη συνέχεια διατηρεί την ισχύ των επισημασμένων συνάψεων.
Τα πειράματα που διεξήγαγε η ομάδα έδειξαν ότι ο αποκλεισμός της αλληλεπίδρασης μεταξύ αυτών των δύο μορίων-PKMzeta και KIBRA καταργεί αποτελεσματικά την LTP στους νευρώνες και διαταράσσει τη διατήρηση της χωρικής μνήμης σε ποντίκια. Ενώ και τα δύο μόρια είναι βραχύβια, η αλληλεπίδρασή τους είναι διαρκής. «Δεν είναι η PKMzeta που απαιτείται για τη διατήρηση μιας μνήμης- είναι η συνεχής αλληλεπίδραση μεταξύ της PKMzeta και αυτού του μορίου-στόχου, που ονομάζεται KIBRA», επισημαίνει ο Sacktor.
Η ανακάλυψη αυτή είναι πρωτοποριακή, διότι αναδεικνύει μια πιο δυναμική και διαδραστική διαδικασία για τη διατήρηση της μνήμης από ό,τι είχε γίνει προηγουμένως κατανοητό. Αντί να βασίζεται σε ένα μόνο «μόριο μνήμης», ο εγκέφαλος φαίνεται να χρησιμοποιεί έναν συνδυασμό μοριακών αλληλεπιδράσεων που επιμένουν με την πάροδο του χρόνου για τη διατήρηση των μακροπρόθεσμων αναμνήσεων. Το εύρημα αυτό θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για νέες προσεγγίσεις στην κατανόηση των καταστάσεων που σχετίζονται με τη μνήμη, όπως η νόσος του Alzheimer, και θα μπορούσε ακόμη και να προσφέρει νέες στρατηγικές για την ενίσχυση της διατήρησης ή της ανάκτησης της μνήμης.
Στο διαρκώς εξελισσόμενο πεδίο της νευροεπιστήμης, η ανακάλυψη της σύμπραξης PKMzeta-KIBRA σηματοδοτεί ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός στην προσπάθειά μας να διαλευκάνουμε την πολυπλοκότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου. Προσθέτει ένα ακόμη κομμάτι στο παζλ του τρόπου με τον οποίο εμείς, ως άτομα, θυμόμαστε, μαθαίνουμε και, τελικά, καθορίζουμε ποιοι είμαστε.
