Każdy doświadcza okazjonalnych epizodów zapominania, szczególnie w miarę starzenia się. Nie chodzi tylko o to, że starszym ludziom trudno jest zapamiętać świeży materiał. Ponadto, gdy pojawiają się nowe informacje, trudniej jest im zmienić te myśli. Niemniej jednak niewiele wiadomo o procesach leżących u podstaw aktualizacji pamięci i o tym, jak zawodzą one w miarę starzenia się.
Naukowcy z Penn State odkryli enzym, który odgrywa rolę w związanym z wiekiem spadku aktualizacji pamięci. Starsze zwierzęta radziły sobie porównywalnie z młodszymi myszami, gdy były blokowane, wykazując większą zdolność uczenia się. Publikacja wyników badań w Frontiers in Molecular Neuroscience, według naukowców, może utorować drogę do identyfikacji nowych celów terapeutycznych mających na celu zwiększenie elastyczności poznawczej u osób starszych.
„Ważne jest zrozumienie tego, co dzieje się na poziomie molekularnym podczas aktualizacji pamięci, ponieważ większość naszych wspomnień jako ludzi to aktualizacje. Ciągle budujemy na rzeczach, które już znamy, i modyfikujemy istniejące wspomnienia” — powiedziała Janine Kwapis, adiunkt biologii i starsza autorka artykułu. „Ale nikt tak naprawdę nie sprawdził, czy mechanizmy stojące za formowaniem się pamięci i jej aktualizacją są identyczne, czy też są unikalne dla aktualizacji pamięci. To krok naprzód w zrozumieniu tego”.
Gdy pamięć się tworzy, mózg przeprogramowuje się, aby utrzymać tę pamięć na miejscu poprzez proces zwany konsolidacją. Komórki wyrażają białka w synapsach, szczelinie między neuronami, która umożliwia komunikację między komórkami nerwowymi, łącząc ze sobą komórki aktywowane, gdy pamięć się tworzy. Gdy pamięć jest przywoływana, te komórki następnie wystrzeliwują razem w tym samym czasie.
„Kiedy otrzymujesz nowe informacje, musisz wyciągnąć istniejącą pamięć z pamięci masowej i osłabić ją, aby była gotowa na przyjęcie nowych informacji. Gdy nowe informacje zostaną przyswojone, a nowe neurony włączone, zaktualizowana pamięć zostanie utrwalona i ponownie zapisana” — powiedział Kwapis. Kwapis zauważył, że ten proces, zwany rekonsolidacją, staje się mniej skuteczny z wiekiem.
W tym badaniu zespół badawczy chciał zrozumieć, dlaczego trudniej jest aktualizować wspomnienia w normalnym starzeniu. Jeśli mogliby zwiększyć ekspresję genów podczas rekonsolidacji, czy mogliby również zwiększyć aktualizację pamięci?
Aby to sprawdzić, zablokowali deacetylazę histonową 3 (HDAC3), enzym regulujący transkrypcję genów, proces kopiowania informacji z segmentu DNA do RNA, który ostatecznie utworzy funkcjonalne białko. Wykazano, że HDAC3 negatywnie wpływa na formowanie się pamięci i ekspresję genów podczas konsolidacji, ale naukowcy stwierdzili, że jego rola w rekonsolidacji pamięci nie była wcześniej badana.
„HDAC3 zazwyczaj napina chromatynę, kompleks DNA i białek, i utrudnia transkrypcję” – powiedział Chad Smies, doktorant biologii i pierwszy autor artykułu. „Jeśli zablokujemy tę aktywność enzymatyczną, może to pomóc utrzymać bardziej otwarty stan chromatyny i poprawić ekspresję genów”.
Gdy HDAC3 został zablokowany podczas fazy rekonsolidacji pamięci, zapobiegło to typowym deficytom związanym z wiekiem w aktualizacji pamięci. Starsze myszy radziły sobie równie dobrze jak ich młodsi odpowiednicy podczas zadania aktualizacji pamięci.
Zespół zastosował metodologię zwaną paradygmatem obiektów w zaktualizowanych lokalizacjach, którą Kwapis opracował specjalnie do testowania aktualizacji pamięci. Obejmuje ona trzy fazy: sesję treningową, podczas której myszy uczą się dwóch lokalizacji identycznych obiektów; sesję aktualizacji, podczas której jeden z obiektów jest przenoszony do nowej lokalizacji; oraz sesję testową, podczas której obiekty są umieszczane w czterech oddzielnych lokalizacjach — oryginalnych dwóch lokalizacjach treningowych, zaktualizowanej lokalizacji i całkowicie nowej lokalizacji.
„Myszki lubią nowość, więc jeśli mają dobrą pamięć do sesji treningowej lub sesji aktualizacji, będą bardziej eksplorować nowe położenie obiektu” — powiedział Smies. „Ale jeśli mają słabą pamięć, mają tendencję do eksplorowania wcześniej poznanych lokalizacji w równym stopniu, co nowej lokalizacji”.
Zespół badawczy stwierdził, że poprzez identyfikację mechanizmów molekularnych, takich jak HDAC3, ma nadzieję wskazać potencjalne cele terapeutyczne, mogące poprawić elastyczność poznawczą u osób w podeszłym wieku.
„Jeśli mechanizmy te poprawiają pamięć w normalnym procesie starzenia, potencjalnie mogą pomóc również w przypadku takich schorzeń jak choroba Alzheimera czy demencja” – powiedział Kwapis.
Inni autorzy z Penn State w tym artykule to Lauren Bellfy, doktorantka w dziedzinie biologii molekularnej, komórkowej i integracyjnej oraz Chad Brunswick, doktorant w programie neurobiologii. Destiny Wright i Sofia Bennetts, które były studentkami licencjackimi na Penn State w czasie badań; Mark Urban, stypendysta podoktorski na Penn State w czasie badań; i Guanhua Shu, która była studentką studiów podyplomowych na Uniwersytecie Harvarda w czasie badań, również przyczynili się do powstania artykułu. (ANI)