Obszarem mózgu odpowiedzialnym za pamięć i jednocześnie dotkniętym wczesnymi patologicznymi zmianami w toku choroby Alzheimera jest hipokamp. Region ten odpowiada za tworzenie sieci połączeń pomiędzy neuronami w wyniku oddziaływania nowych bodźców i za przechowywanie wspomnień. U ludzi zdrowych właśnie dzięki pracy hipokampa możliwe jest zapamiętywanie drogi przemierzanej codziennie do pracy lub usytuowania konkretnego obiektu w przestrzeni. Osoby cierpiące na demencję mają problem z odzyskiwaniem tego typu danych. Ściśle określony region hipokampa, tzw. pole CA1, odpowiedzialny za pamięć przestrzenną jest silnie podatny na patologiczne zmiany pojawiające się w przebiegu choroby Alzheimera.
Dotąd myślano, że praca neuronów “przechowujących” wspomnienia jest zaburzona w wyniku niemożności odtworzenia wydarzeń z przeszłości. Wyniki eksperymentu przeprowadzonego na mysim modelu choroby Alzheimera pozwala wyciągnąć odmienne wnioski. Badano zwierzęta, u których stwierdzono obecność w mózgu płytek beta-amyloidowych, podobnych do tych charakterystycznych dla osób cierpiących na chorobę Alzheimera i powodujących podobne symptomy. Naukowcy udowodnili, że neurony odpowiedzialne za pamięć były wciąż aktywne u chorych myszy, jednak mimo to proces odtwarzania wspomnień zawodził. Wynika to z faktu, że praca neuronów kodujących informacje pochodzące z nowych doświadczeń zakłócała działanie sygnałów nerwowych odpowiedzialnych za przechowywanie pamięci – sygnały te nakładały się na siebie.
“To jest jak zakłócony sygnał telewizyjny – mówi dr Fuhrmann, lider grupy naukowców z DZNE. – Obraz staje się rozproszony i zniekształcony; możesz nawet zobaczyć piksele lub paski. Coś podobnego wydarzyło się w mózgu myszy: zakłócające sygnały tłumiły ich wspomnienia.”
W celu wykazania co dokładnie dzieje się w sieci neuronalnej, badacze zastosowali specjalną metodę mikroskopową – dwufotonową mikroskopię in vivo. Pozwoliło to na śledzenie aktywności poszczególnych neuronów w hipokampie. Grupy myszy zdrowych i tych, w których mózgach stwierdzono obecność patologicznych zmian poddano ekspozycji na nowe środowisko. Po kilku dniach obie grupy ponownie umieszczono w dokładnie tych samych warunkach. W przeciwieństwie do zdrowych osobników, chore myszy zachowywały się tak, jakby znalazły się w tym środowisku po raz pierwszy.
“Zauważyliśmy, że u chorych myszy aktywne były nie tylko neurony kodujące pamięć, ale także grupa neuronów, które zawierały nowe informacje środowiskowe – wyjaśnia dr Stefanie Poll, pracownik laboratorium i pierwsza autorka tego badania. – Sygnał neuronów zawierających nowe dane i zaburzający sygnał neuronów kodujących pamięć nakładały się na siebie.“
W celu weryfikacji wyników badacze zastosowali technikę opartą na kombinacji chemicznych cząsteczek i genetyki, tzw. chemogenetykę. Neurony odpowiedzialne za kodowanie nowych informacji stały się czułe na specyficzne chemiczne cząsteczki. Dzięki temu możliwe było sterowanie aktywnością tych komórek.
“To działa jak przełącznik, jakby cząsteczka naciskała przycisk – mówi dr Poll.”
W ten sposób możliwe było z jednej strony zmniejszenie zaburzenia sygnałów u chorych zwierząt, a z drugiej strony sztuczne wzbudzenie tego zjawiska u zdrowych myszy. Wyniki eksperymentów mogą mieć ogromne znaczenie w świetle terapii nie tylko choroby Alzheimera i innych schorzeń wpływających na zaburzenia pamięci. Zastosowanie nowoczesnych metod pozwoliłoby także na “wymazywanie” z pamięci traumatycznych wydarzeń u osób cierpiących na zespół stresu pourazowego. Obecnie konieczne są dalsze prace, aby zbadać możliwość przełożenia wyników na ludzi.
