Natuklasan ng pag-aaral ang 'molecular glue' na nagtataguyod ng pagbuo at pagpapatatag ng memorya

Unang pagbisita man natin sa zoo o sa sandaling natuto tayong sumakay ng bisikleta, mayroon tayong mga alaala sa pagkabata na panghabang-buhay. Ngunit bakit nagtatagal ang mga alaalang ito?

Ang isang pag-aaral na inilathala sa journal Science Advances ng isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko ay nagsiwalat ng biological na batayan para sa mga pangmatagalang alaala. Ang pangunahing pagtuklas ay ang papel ng molekula na KIBRA, na gumaganap bilang isang "pandikit" para sa iba pang mga molekula, at sa gayon ay pinatitibay ang pagbuo ng mga alaala.

"Ang mga nakaraang pagtatangka upang maunawaan kung paano nag-iimbak ang mga molekula ng mga pangmatagalang alaala ay nakatuon sa mga indibidwal na pagkilos ng mga indibidwal na molekula," paliwanag ni Andre Fenton, isang propesor ng neuroscience sa New York University at isa sa mga nangungunang mananaliksik. "Ipinapakita ng aming pag-aaral kung paano nakikipag-ugnayan ang mga molecule na ito sa isa't isa upang matiyak na permanenteng nakaimbak ang mga alaala."

"Ang isang mas mahusay na pag-unawa sa kung paano namin iniimbak ang aming mga alaala ay makakatulong na ipaalam ang mga pagsisikap sa hinaharap na pag-aralan at gamutin ang mga karamdaman na nauugnay sa memorya," dagdag ni Todd Sacktor, isang propesor sa SUNY Downstate Health Sciences at isa sa mga nangungunang mananaliksik.

Matagal nang alam na ang mga neuron ay nag-iimbak ng impormasyon sa mga pattern ng malakas at mahina na mga synapses, na tumutukoy sa pagkakakonekta at pag-andar ng mga neural network. Gayunpaman, ang mga molekula sa synapses ay hindi matatag, patuloy na gumagalaw sa loob ng mga neuron, napuputol, at pinapalitan sa loob ng ilang oras o araw, na nagtatanong: paano magiging matatag ang mga alaala sa paglipas ng mga taon o dekada?

Sa modelo ng mouse, ang mga mananaliksik ay nakatuon sa papel ng KIBRA, isang protina na ipinahayag sa mga bato at utak na ang mga genetic na variant ay nauugnay sa parehong mabuti at mahinang memorya. Pinag-aralan nila kung paano nakikipag-ugnayan ang KIBRA sa iba pang mga molekula na mahalaga para sa pagbuo ng memorya, sa kasong ito ang protina kinase Mzeta (PKMzeta). Ang enzyme na ito ay isang pangunahing molekula para sa pagpapalakas ng mga normal na synapses sa mga mammal, ngunit ito ay nasisira pagkatapos ng ilang araw.

Ipinakita ng mga eksperimento na ang KIBRA ay ang "nawawalang link" sa mga pangmatagalang alaala, na kumikilos bilang isang "permanent synaptic tag" o pandikit na nakakabit sa malalakas na synapses at PKMzeta habang iniiwasan ang mahihinang synapses.

"Kapag nabuo ang memorya, ang mga synapses na kasangkot sa proseso ay isinaaktibo, at ang KIBRA ay piling inilalagay sa mga synapses na iyon," paliwanag ni Sacktor, isang propesor ng physiology, pharmacology, anesthesiology, at neuroscience sa SUNY Downstate. "Pagkatapos, ikinakabit ng PKMzeta ang KIBRA synaptic tag at pinananatiling malakas ang mga synapses na iyon. Nagbibigay-daan ito sa mga synapses na dumikit sa bagong nabuong KIBRA, na umaakit sa mas bagong nabuong PKMzeta."

Mas partikular, ang kanilang mga eksperimento, na inilarawan sa isang papel sa Science Advances, ay nagpapakita na ang pagsira sa koneksyon ng KIBRA-PKMzeta ay nagbubura ng mga lumang alaala.

Ipinakita ng mga nakaraang pag-aaral na ang mga random na pagtaas sa PKMzeta sa utak ay nagpapabuti ng mahina o kumukupas na mga alaala, na nakakapagtaka dahil ito ay kumikilos sa mga random na lokasyon. Ang patuloy na pag-tag ng synaptic ng KIBRA ay nagpapaliwanag kung bakit pinahusay ng dagdag na PKMzeta ang memorya sa pamamagitan ng pagkilos lamang sa mga lokasyong minarkahan ng KIBRA.

"Ang mekanismo ng patuloy na synaptic tagging ay nagpapaliwanag sa unang pagkakataon ang mga natuklasan na ito, na may mga klinikal na implikasyon para sa neurological at psychiatric memory disorder," sabi ni Fenton, na nasa NYU Langone Medical Center's Institute of Neurosciences.

Ang mga may-akda ng papel ay tandaan na ang pag-aaral ay nagpapatunay ng isang konsepto na ipinakilala noong 1984 ni Francis Crick. Itinuro nina Sacktor at Fenton na ang kanyang hypothesis para sa pagpapaliwanag sa papel ng utak sa pag-iimbak ng memorya sa kabila ng patuloy na pagbabago sa cellular at molekular ay ang mekanismo ng "Ship of Theseus" - isang pilosopikal na argumento mula sa mitolohiyang Greek kung saan pinapalitan ng mga bagong tabla ang mga luma upang suportahan ang "Ship of Theseus" sa paglipas ng mga taon.

"Ang mekanismo ng patuloy na synaptic tagging ay kahalintulad sa kung paano pinapalitan ng mga bagong board ang mga lumang board upang mapanatili ang Ship of Theseus sa mga henerasyon, at pinapayagan ang mga alaala na magpatuloy sa loob ng maraming taon kahit na ang mga protina na sumusuporta sa memorya ay pinalitan," sabi ni Sacktor.

"Intuitively hinulaan ni Francis Crick ang mekanismong ito ng Ship of Theseus, kahit na hinuhulaan ang papel ng protina kinase. Ngunit tumagal ng 40 taon upang matuklasan na ang mga bahagi ay KIBRA at PKMzeta, at upang malaman ang mekanismo kung saan sila nakikipag-ugnayan."