Oamenii de știință au descoperit un nou mecanism implicat în procesele de învățare și memorie

Ce se întâmplă în interiorul neuronilor atunci când memorăm o parolă sau învățăm să cântăm la un instrument? S-a demonstrat că FMRP, o proteină a cărei pierdere cauzează sindromul X fragil, dizabilitatea intelectuală și unele forme de autism, joacă un rol-cheie în aceste funcții cerebrale, ajutând la reglarea conexiunilor sinaptice dintre neuroni.

Un nou studiu sugerează acum că rolul acestei proteine este mai sofisticat decât se știa. Analizând neuronii din regiunea hipocampusului, din creierul de șoarece, oamenii de știință de la Rockefeller au descoperit că FMRP are două funcții diferite.

• Un microorganism cu o abilitate remarcabilă trăiește în cele mai ostile lacuri ale Pământului
• Un sudiu amplu a identificat 15 factori care favorizează demența timpurie

În interiorul extensiilor unui neuron, sau dendrite, aceasta reglează proteinele necesare pentru întărirea conexiunilor cu alți neuroni. Cu toate acestea, în interiorul corpului celulei, FMRP reglează starea generală a expresiei genelor din neuron.

Noi indicii despre mecanismele care stau la baza învățării și memoriei

„Prin microdisecția țesutului cerebral, am reușit să arătăm că această proteină controlează funcții distincte în diferite locații celulare”, spune Robert B. Darnell, profesor Robert și Harriet Heilbrunn și cercetător HHMI la Rockefeller, care a condus cercetarea.

Descoperirile, publicate în revista eLife, pot oferi noi indicii privind mecanismele care stau la baza învățării și memoriei, a disfuncțiilor intelectuale și a autismului.

Formarea fiecărei amintiri sau dispariția alteia necesită o modificare a puterii sinapselor dintre neuroni. Astfel, un neuron poate modifica puterea sinaptică, de exemplu, prin crearea de noi receptori sau prin eliminarea celor vechi, un proces care necesită producerea rapidă a unei serii de proteine noi.

Oamenii de știință au disecat sinapsele

Această producție de proteine are loc la dendritele celulei, care sunt pline de molecule de ARN care așteaptă să fie traduse în proteine. FMRP acționează ca un comutator, întârziind traducerea prin legarea la secvențele de ARN, apoi pornind-o prin disocierea de ARN.

Se știe că mai mult de 900 de ARN-uri sunt legate direct de FMRP. Pentru a înțelege mai bine rolul proteinei în învățare și memorie, Darnell și colegii săi au marcat neuroni individuali de șoarece folosind genetica moleculară, apoi au disecat manual sinapsele și corpurile celulare pentru a le separa.

În cele din urmă, au folosit CLIP, o tehnică dezvoltată de laborator pentru a îngheța complexele proteină-ARN la locul lor și a le analiza compoziția, notează Phys.org.

Proteina ajută la stabilirea legăturii dintre nucleu și dendrite

În același timp, în corpul celular al aceluiași neuron, proteina s-a legat de un set diferit de ARN-uri care codifică modificatorii de cromatină, proteine care reglează expresia genelor prin intrarea în nucleul celular și adăugarea de etichete chimice la ADN.

Descoperirile sugerează că FMRP ajută la stabilirea unui feedback între nucleu și dendrite, un mecanism care, în opinia lui Darnell, ar putea asigura o legătură între centrul de comandă al unei celule și miile sale de extensii îndepărtate, menținând sub control răspunsul sinaptic.

„Dacă neuronii nu ar fi sub un control strâns, ar putea continua să se excite din ce în ce mai mult, ducând în cele din urmă la o criză, un fenomen observat în anumite cazuri”, spune el. „Sistemul este construit pentru a se autocontrola”, a conchis acesta.

Vă recomandăm să citiți și:

Un studiu a confirmat regiunea din creier care ne ajută să spunem ce trebuie

Cercetătorii cred că oamenii ar fi de vină pentru creierul tot mai mic al pisicilor

Învățarea automată profundă poate dezvălui cauza genetică pentru bolile mintale în populații prea puțin studiate

Dificultăţile de învăţare nu corespund unor regiuni cerebrale specifice