Πώς να επαναπρογραμματίσετε κύτταρα μνήμης στον εγκέφαλο

Η μακροχρόνια μνήμη συγκεκριμένων θέσεων αποθηκεύεται στον εγκέφαλο στα λεγόμενα κύτταρα. Μια ομάδα νευροεπιστημόνων με επικεφαλής τον Δρ Andrea Burgalossi του Κέντρου Ολοκληρωμένης Νευροεπιστήμης του Πανεπιστημίου του Tübingen (CIN) του Werner Reichardt έχει τώρα επαναπρογραμματίσει αυτά τα κύτταρα σε ελεύθερα περιαγόμενα ποντίκια, στέλνοντας ηλεκτρικές εντυπώσεις απευθείας σε μεμονωμένους νευρώνες. Μετά την διέγερση, αυτά τα κύτταρα επαναπρογραμματίστηκαν στο ότι η σχετιζόμενη με τον τόπο δραστηριότητα τους άλλαξε στη θέση όπου διεξήχθη η διέγερση.

Πώς ξέρουμε τι συνέβη χθες ή πέρυσι; Πώς αναγνωρίζουμε τα μέρη που έχουμε επισκεφτεί, τους ανθρώπους που συναντήσαμε; Η αίσθηση του παρελθόντος, η οποία συνδυάζεται πάντοτε με την αναγνώριση του παρόντος, είναι ίσως το πιο σημαντικό δομικό στοιχείο της ταυτότητάς μας. Επιπλέον, από το να μην καθυστερούμε για δουλειά επειδή δεν μπορούσαμε να θυμηθούμε πού ήταν το γραφείο, να γνωρίζουμε ποιοι είναι οι φίλοι και η οικογένειά μας, η μακροχρόνια μνήμη είναι αυτό που μας κρατά λειτουργικούς στην καθημερινότητά μας.

Ως εκ τούτου, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι ο εγκέφαλός μας βασίζεται σε κάποιες πολύ σταθερές παραστάσεις για τη διαμόρφωση μακροχρόνιων αναμνήσεων. Ένα παράδειγμα είναι οι μνήμες των τόπων που έχουμε δει. Σε κάθε νέα θέση, ο εγκέφαλός μας ταιριάζει με ένα υποσύνολο νευρώνων στον ιππόκαμπο (μια κεντρικά τοποθετημένη περιοχή του εγκεφάλου που είναι κρίσιμη για το σχηματισμό μνήμης ): τοποθετήστε τα κύτταρα . Η μνήμη ενός δεδομένου περιβάλλοντος θεωρείται ότι αποθηκεύεται ως ένας ειδικός συνδυασμός της δραστηριότητας των τοπικών κυττάρων στον ιππόκαμπο: ο χάρτης τοποθεσίας. Οι χάρτες τοποθεσίας παραμένουν σταθεροί όσο είμαστε στο ίδιο περιβάλλον, αλλά αναδιοργανώνουμε τα πρότυπα δραστηριότητάς τους σε διαφορετικές τοποθεσίες, δημιουργώντας ένα νέο χάρτη τόπου για κάθε περιβάλλον.

Μέχρι σήμερα, οι μηχανισμοί που αποτελούν τη βάση αυτής της αναδιοργάνωσης της κυτταρικής δραστηριότητας του τόπου παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητοι. Το 2016, οι νευροεπιστήμονες του Tübingen με επικεφαλής τον Δρ Andrea Burgalossi είχαν δείξει ότι τα σιωπηλά, αδρανοποιημένα κύτταρα μπορούν να ενεργοποιηθούν με ηλεκτρική διέγερση και να γίνουν ενεργά κύτταρα του χώρου στον εγκέφαλο του αρουραίου. Βασιζόμενοι σε αυτό το έργο, η ομάδα συνέχισε να διερευνά τους τρόπους με τους οποίους σχηματίζονται τα κύτταρα και έχουν παρουσιάσει τώρα στοιχεία που δείχνουν ότι τα κύτταρα δεν είναι σχεδόν τόσο σταθερά όσο είχαν σκεφτεί: μπορούν μάλιστα να επαναπρογραμματιστούν.

Η εγκατάσταση, η οποία είναι μοναδική στον κόσμο, χρησιμοποιεί juxtacellular καταγραφή και διέγερση – μια μέθοδος όπου ένα λεπτό ηλεκτρόδιο για τα μαλλιά μετράει και επάγει τα μικροσκοπικά ρεύματα κατά μήκος ξεχωριστών κελιών – σε ζωντανά ζώα που περιφέρονται ελεύθερα σε μια αρένα στο εργαστήριο. Με αυτή τη ρύθμιση, οι ερευνητές στοχεύουν μεμονωμένα κύτταρα του χώρου στον εγκέφαλο ενός ποντικιού και τα διεγείρουν σε διαφορετική θέση από εκεί που είχαν αρχικά δραστηριοποιηθεί.

Σε σημαντικό αριθμό περιπτώσεων, διαπίστωσαν ότι η δραστηριότητα των κυττάρων του χώρου μπορούσε να «επαναπρογραμματιστεί»: τα κύτταρα σταμάτησαν να πυροδοτούν στις αρχικές θέσεις και κατέστησαν ενεργά στην περιοχή όπου παρέχεται η ηλεκτρική διέγερση. Με άλλα λόγια, οι επαναπρογραμματισμένες κυψέλες τόπου θα ενεργοποιούν από τώρα και στο εξής κάθε φορά που το ποντίκι περιπλανάται στην τοποθεσία του ερεθίσματος, αλλά παραμένει σιωπηλό στην παλιά τοποθεσία.

“Αντιμετωπίσαμε την ιδέα ότι τα κύτταρα είναι σταθερές οντότητες. Ακόμη και στο ίδιο περιβάλλον, μπορούμε να επαναπρογραμματίσουμε μεμονωμένους νευρώνες διεγείροντάς τους σε συγκεκριμένα σημεία”, λέει ο Andrea Burgalossi. “Αυτό το εύρημα παρέχει πληροφορίες για τους βασικούς μηχανισμούς που οδηγούν στο σχηματισμό νέων αναμνήσεων”.

Στο εγγύς μέλλον, οι επιστήμονες ελπίζουν να είναι σε θέση να επαναπρογραμματίσουν πολλαπλούς νευρώνες ταυτόχρονα, έτσι ώστε να δοκιμάσουν την πλαστικότητα των χαρτών τόπου στο σύνολό τους. “Μέχρι στιγμής, έχουμε επαναπρογραμματίσει μεμονωμένους νευρώνες και θα ήταν συναρπαστικό να βρούμε τι επιρροή έχει αυτό στους χάρτες τόπου ως σύνολο. Θα θέλαμε πολύ να μάθουμε ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός κυττάρων που πρέπει να επαναπρογραμματίσουμε για να τροποποιήσουμε ένα πραγματικό ίχνος μνήμης στον εγκέφαλο. “

Το μαχαίρι του Σαλμάν Ρούσντι έρχεται 33 χρόνια μετά τον φετφά που εξέδωσε το Ιράν για τη ζωή του

Στον Ινδικό Ωκεανό έπεσε ο κινεζικός πύραυλος που ήταν εκτός ελέγχου στην ατμόσφαιρα και σε φθίνουσα τροχιά