Hvordan et viktig protein øker hukommelsen, læring i den voksne hjernen
Et protein som spiller en nøkkelrolle i tidlig nevral utvikling er også viktig for læring og hukommelse i den voksne hjernen.
Proteinet, kalt netrin, styrker forbindelsene mellom hjerneceller.
Dette er ifølge fersk forskning ledet av Montreal Neurological Institute and Hospital (The Neuro), et lærings- og forskningsinstitutt ved McGill University i Canada.
Forskere visste allerede at netrin er viktig for utviklingen av den embryonale og spedbarnshjernen, der den hjelper til med å lage forbindelser mellom hjerneceller eller nevroner.
Den nylige forskningen avslører at proteinet også styrker nevrale forbindelser, eller synapser, i voksenhjernens hippocampus, et område som er involvert i hukommelse og læring.
Journalen Cellerapporter publiserte nylig en artikkel om studien, som teamet gjennomførte på celler fra hjerner i utvikling og voksen rotte.
"Det var et mysterium," sier seniorforfatter Dr. Timothy E. Kennedy, som driver et forskningslaboratorium ved The Neuro, "hvorfor nevroner ville fortsette å lage netrin i den voksne hjernen etter at alle forbindelsene allerede var gjort i barndommen."
Molekylnøkkel for synapseforsterkning
Ifølge Dr. Kennedy så forskerne at et nevron frigjør netrin når det blir aktivt. Proteinet styrker forbindelsen til et nabonevronon ved å signalisere de to nevronene om å "gjøre synapsen sterkere."
Den nylige studien fulgte et langt arbeidst arbeid som startet for nesten 7 tiår siden da Donald Hebb, professor i psykologi ved McGill University, foreslo sine ideer om hvordan hjernen lærer og lager minner.
Det som senere fikk tittelen Hebbian Theory, hadde som mål hans ideer å forklare hvordan nevrale kretsløp utvikles som et resultat av erfaring.
Hebb hevdet at styrken eller svakheten til synaptiske forbindelser avhenger av hvor ofte de brukes: jo mer de brukes, jo sterkere og raskere blir de.
I sin bok fra 1949 Organiseringen av atferd: En nevropsykologisk teori, beskrev han hvordan han forestilte seg prosessen med synapseforsterkning. Når en nevron er nær nok til en annen og fortsetter å skyte den, "finner en eller annen vekstprosess eller metabolsk forandring sted i en eller begge cellene."
"Vi sier," forklarer Dr. Kennedy, "at denne nye molekylære mekanismen, som vi oppdaget 69 år senere, er sentral i denne teorien."
Synaptiske endringer ligger til grunn for minne, læring
Det var publiseringen i 1957 av et banebrytende papir av Brenda Milner, som fullførte en doktorgrad ved The Neuro under Hebbs veiledning, som introduserte ideen om at hjernens hippocampus spiller en avgjørende rolle i noen typer hukommelse og læring.
"Hvis du koker det ned til ett molekyl," fortsetter Dr. Kennedy, "er den regulerte frigjøringen av netrin viktig for den type synaptiske endringer som ligger til grunn for endringene i nevronet som er involvert i læring og hukommelse, som var det Milner var snakker om."
Han og kollegene hans observerte også at for å styrke synapsene, må netrin slippes ut i "ekstracellulært rom."
Dette fikk dem til å lure på hvilke ekstra muligheter for å samhandle med andre nevroner dette kan gi.
Genstudier har implisert netrin-involvering i sykdommer som ødelegger hjernevev, inkludert amyotrof lateral sklerose, Parkinsons sykdom og Alzheimers sykdom. Imidlertid har disse ikke identifisert noen underliggende mekanismer.
‘Tidligere uoppdaget mål’
Samlet sett fremmer arbeidet markant vår forståelse av hvordan hjernen danner og lagrer minner, sier teamet.
Det "tilbyr også et nytt, tidligere uoppdaget mål for sykdommer som påvirker hukommelsesfunksjonen," sier forskningsforfatter Stephen Glasgow, en forskningsassistent ved The Neuro.
Dr. Kennedy antyder at en ideell måte å bevare minnefunksjon på ville være å ha medisiner som retter seg mot molekylær aktivitet ved synapser.
Nyere studier av den voksne hjernen har avdekket mange inaktive synaptiske forbindelser. Det er ikke noe galt med dem - de er bare “slått av, som lyspærer,” forklarer han.
Han spekulerer i at det kan være "et reservoar av synapser som kan brukes til å endre styrken på forbindelsene mellom nevroner."
Hvis det viser seg å være tilfelle, mener han og kollegene at de har "funnet en molekylær mekanisme for å slå på disse synapsene."
Med slike ideer i tankene planlegger de nå å finne ut hva som skjer med nevroner når de forsyner eller fratar dem netrin.
"Vi har identifisert et stort mål for narkotika."
Dr. Timothy E. Kennedy
