راز مولکولی خاطرات بلندمدت کشف شد

یک مطالعۀ جدید نشان می‌دهد که مولکول KIBRA نقش کلیدی در تثبیت و حفظ خاطرات بلندمدت دارد. این مولکول با تقویت ارتباطات سیناپسی، به نگهداری و استمرار خاطرات کمک می‌کند.

به گزارش تک‌ناک، یافته‌ها نشان می‌دهند که KIBRA به عنوان یک «چسب مولکولی» عمل می‌کند و قدرت سیناپس‌ها را حتی با وجود تغییرات سلولی مداوم، حفظ می‌نماید.

همۀ ما خاطراتی از دوران کودکی خود را به یاد داریم که تا بزرگسالی حفظ شد‌ه‌اند. امّا چه موضوعی توضیح می‌دهد که چگونه این خاطرات اغلب یک عمر همراه ما باقی می‌مانند؟

مطالعه‌ای جدید در مجلۀ Science Advances که توسط گروهی از محققان بین‌المللی انجام شده است، توضیحی بیولوژیکی برای این خاطرات بلندمدت کشف کرده است. تمرکز این تحقیق بر کشف نقش یک مولکول به نام KIBRA است، که به عنوان یک چسب برای مولکول‌های دیگر عمل می‌کند و در نتیجه شکل‌گیری حافظه را استحکام می‌بخشد.

آندره فنتون، یکی از محققان اصلی این مطالعه توضیح داد: «تلاش‌های قبلی برای درک اینکه چگونه مولکول‌ها حافظۀ بلندمدت را ذخیره می‌کنند، بر روی اعمال فردی تک‌مولکول‌ها متمرکز بود. مطالعۀ ما نشان می‌دهد که چگونه آنها با یکدیگر همکاری می‌کنند تا از ذخیره‌سازی دائمی حافظه مطمئن شوند.»

تاد ساکتور، یکی دیگر از محققان اصلی این مطالعه گفت: «درک دقیق‌تر از اینکه چگونه ما خاطرات خود را حفظ می‌کنیم، به تلاش‌ها برای روشن کردن و رسیدگی به مشکلات مربوط به حافظه در آینده کمک می‌کند.»

چالش ثبات سیناپسی

مدت‌ها در تحقیقات متعددی ثابت شده است که نورون‌ها اطلاعات را به عنوان الگوی سیناپس‌های قوی و ضعیف در حافظه ذخیره می‌کنند، که تعیین‌کنندۀ اتصال و عملکرد شبکه‌های عصبی می‌باشد. با وجود این، مولکول‌های سیناپس‌ها ناپایدار هستند، به‌طور مداوم در نورون‌ها حرکت می‌کنند و طی چند ساعت تا چند روز فرسوده و جایگزین می‌شوند. در نتیجه این سؤال به وجود می‌آید که پس چگونه خاطرات می‌توانند برای سال‌ها تا دهه‌ها پایدار باشند؟

در مطالعه‌ای با استفاده از موش‌های آزمایشگاهی، دانشمندان بر نقش  KIBRA یا یک پروتئین فعال‌شده در کلیه و مغز تمرکز کردند، که در انسان با حافظۀ خوب و ضعیف مرتبط است. آنها بر تعاملات KIBRA با سایر مولکول‌های حیاتی برای شکل‌گیری حافظه متمرکز شدند که در این مورد، پروتئین کیناز بود. آنزیم PKMzeta حیاتی‌ترین مولکول برای تقویت سیناپس‌های طبیعی پستانداران شناخته شده است، امّا پس از چند روز تجزیه می‌شود.

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که KIBRA، قطعۀ گمشده در حافظه‌های بلندمدت است و به عنوان یک «برچسب سیناپسی پایدار» یا چسب عمل می‌کند، که به سیناپس‌های قوی و PKMzeta می‌چسبد و در عین حال از عملکرد سیناپس‌های ضعیف نیز جلوگیری می‌کند.

مکانیسم‌های حفظ حافظه

در طول شکل‌گیری حافظه، سیناپس‌های درگیر در تشکیل فعال می‌شوند و KIBRA  به‌طور انتخابی در این سیناپس‌ها قرار می‌گیرد. PKMzeta سپس به تگ سیناپسی KIBRA متصل می‌شود و آن سیناپس‌ها را قوی نگه می‌دارد. این موضوع به سیناپس‌ها اجازه می‌دهد تا به KIBRA جدید بچسبند و PKMzeta جدید بیشتری را جذب کنند.

به‌طور خاص، آزمایش محققان در مقالۀ Science Advances نشان می‌دهد که شکستن پیوند KIBRA-PKMzeta حافظۀ قدیمی را پاک می‌کند. تحقیق قبلی نشان داده بود که افزایش تصادفی PKMzeta در مغز، حافظه‌های ضعیف یا محو شده را تقویت می‌کند، که این پدیده خیلی مرموز بود، چرا که باید با عمل کردن در مکان‌های تصادفی بالعکس رفتار می‌کرد، امّا برچسب‌گذاری سیناپسی مداوم توسط KIBRA توضیح می‌دهد که چرا PKMzeta اضافی حافظه را تقویت می‌کند و علت این است که فقط در نقاط برچسب‌گذاری شدۀ KIBRA فعالیت دارد.

فنتون بیان کرد: «مکانیسم برچسب‌گذاری سیناپسی مداوم برای اولین بار این نتایج را توضیح می‌دهد که از نظر بالینی به اختلالات عصبی و روان‌پزشکی حافظه مرتبط هستند.»

محققان خاطرنشان می‌کنند که این تحقیق بر مفهومی تأیید دارد که در سال 1984 توسط فرانسیس کریک معرفی شد. ساکتور و فنتون اشاره می‌کنند که فرضیۀ پیشنهادی او برای توضیح نقش مغز در ذخیره‌سازی حافظه با وجود تغییرات سلولی و مولکولی ثابت، مکانیزم کشتی تسئوس است و برگرفته از یک استدلال فلسفی از اسطوره‌های یونانی است که در آن طی سال‌ها، تخته‌های جدید جایگزین تخته‌های قدیمی می‌شوند تا کشتی تسئوس را حفظ کنند.

ساکتور اعلام کرد: «مکانیسم برچسب‌گذاری سیناپسی مداومی که ما پیدا کردیم مشابه این است که چگونه تخته‌های جدید، جایگزین تخته‌های قدیمی برای حفظ کشتی تسئوس برای نسل‌ها می‌شوند و به خاطرات اجازه می‌دهد تا سال‌ها باقی بمانند، حتی زمانی که پروتئین‌های حفظ‌کنندۀ حافظه جایگزین می‌شوند.»