חלבון יחיד מופיע מרכזי להיווצרות של זיכרונות ארוכי טווח

חוקרים מהמכון הלאומי לבריאות הילד והתפתחות האדם גילו כי חלבון יחיד מופיע מרכזי להיווצרות של זיכרונות ארוכי טווח.

חלבון זה נקרא mBDNF, אשר מייצג גורם למוח הנגזרות בוגרת neurotrophic. נראה כימית לשנות נוירונים, הגדלת היכולת שלהם לתקשר אחד עם השני.

"רוב מה שאנחנו להשיג כבני אדם תלויה במה שאנו לומדים", אמר דוויין אלכסנדר, MD, מנהל המכון הלאומי לבריאות הילד והתפתחות האדם. "תגלית זו מעלה את האפשרות של הלומדים במערכת זו חלבון אצל אנשים עם הפרעות למידה וזיכרון ואולי בתכנון תרופות חדשות שעשויות לעזור, כדי לפצות על הבעיות האלה".

המחקר נערך על ידי פאנג Petti של NICHD, Ph.D, ו באי לו, Ph.D, יחד עם עמיתיהם NICHD, וייל לרפואה של אוניברסיטת קורנל בניו יורק, האוניברסיטה הסינית של הונג קונג .

החוקרים לזהות שתי קטגוריות רחבות של זיכרון - זיכרון לטווח קצר, זיכרון לטווח ארוך. זיכרון לטווח קצר מתייחס זכרונות חולף האחרון מ דקות עד שעות. זיכרון לטווח ארוך מתייחס ליכולת לזכור דברים יותר יום - לעתים במשך שנים רבות.

מדענים חשדו כי BDNF תפקיד בזיכרון, אבל לא ידעתי אם זה המופעל על השפעתו ישירות, או בשילוב עם חומרים אחרים. הרמז הראשון הגיע בשנת 1996. לאחר מכן, דיווח ד"ר Lu ועמיתיו בכתב העת Nature, כי סימולציה במעבדה באמצעות תאים במוח מכרסם, טיפחו BDNF שינויים בתאים מעיד על זיכרון. בשנת 1998 חתן פרס נובל אריק קנדל דיווחו כי רקמות plasminogen activator היה מעורב גם להיווצרות של זיכרון לטווח ארוך. רקמות plasminogen activator, או tPA, ידועה בעיקר בשל השימוש בו המסת קרישי שבץ והתקפי חולי לב. ד"ר Lu ועמיתיו אז ביקשו לקבוע איך tPA ו BDNF יכול לתקשר אחד עם השני ליצירת זיכרון ארוך טווח.

פריצת הדרך הגיעה בשנת 2001, כאשר עוד מחברם של העיתון הנוכחי, ברברה המפסטד, MD, Ph.D, של קורנל, ועמיתיה לפענח את התגובה הכימית מובילה להיווצרות של mBDNF. במחקר זה, דיווח ד"ר Hempstead ועמיתים לעבודה שלה כי plasmin כימית אנזים ממיר את הטופס מוקדם, או מבשר, של BDNF - proBDNF - אל mBDNF. בעבר, חוקרים אחרים קבעו כי tPA ממיר אחר plasminogen, חומר, לתוך plasmin. (איור של הרצף הכימי כולו על ידי tPA אשר מביאה להיווצרות של mBDNF מופיע http://www.nichd.nih.gov/new/releases/conversion_model_image.cfm).

אולם, פענוח תגובה כימית במבחנות אינו מוכיח כי את אותה התגובה מתרחשת באופן טבעי במוח או שהתגובה ביסוד היווצרותם של זיכרון לטווח ארוך.

"במאמר מדעי, אנו מתארים סדרת ניסויים שהראו כי תגובה כימית היוצרת mBDNF למעשה מתרחש במוח, mBDNF כי הוא חיוני לתהליך ארוך טווח הזיכרון", אמר ד"ר פנג.

כדי לערוך את הניסויים שלהם, החוקרים הסתמכו על תצפיות של תופעה מעבדה חשב המראה את השינויים המתרחשים במוח כאשר זיכרון לטווח ארוך הוא נוצר. בקצרה, נוירונים לתקשר באמצעות מערכת ממסר של דחפים חשמליים ומולקולות מיוחד הנקרא נוירוטרנסמיטורים. הנוירון מייצר דחף חשמלי, גורמת לתא לשחרר נוירוטרנסמיטרים שלה. נוירוטרנסמיטרים, בתורו, לאגד אתרים מיוחדים, או רצפטורים על נוירונים סמוכים. הנוירונים הנמען מכן ליצור דחפים חשמליים שלהם לשחרר נוירוטרנסמיטרים שלהם, מפעילה את תהליך בנוירונים עוד יותר, וכן הלאה.

כאשר זיכרון לטווח ארוך הוא עשה, החוקרים מאמינים כי נוירונים להשיג את היכולת להעביר דחף חשמלי הרבה יותר חזק ממה שהם שאחרת, ודורשים הנוירוטרנסמיטר הרבה פחות.

כדי לדמות זיכרון, החוקרים הסתמכו על בדיקת מעבדה מעורבים פרוסות שנלקחו במוחם של עכברים. הבדיקה כוללת חיבור מיקרו אלקטרודות לתאי המוח. מיקרו אלקטרודות זעירות הן בדיקות המאתרות דחפים חשמליים של התאים. פרוסות המוח באים מאזור במוח המכונה היפוקמפוס, האמין להיות מעורב בגיבוש זיכרונות ארוכי טווח. כאשר תאים בהיפוקמפוס הם מגורה עם דפוס מסוים של אותות חשמליים, הם מתחילים להעביר את האותות החשמליים חזקה אופיינית של נוירונים המעורבים בזיכרון. פרץ קטן יחסית של זרם חשמלי המדמה תופעה מחשבה מקבילים זיכרון לטווח קצר, המכונה potentiation לטווח ארוך מוקדם, או E-LTP. פרץ גדול של הנוכחי נחשב לדמות זיכרון לטווח ארוך. תופעה זו, אשר החוקרים דיווחו על באריכות במאמר מדעי, שמכונה potentiation מאוחר לטווח ארוך, או L-LTP.