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.

Bibliografia:
Poll S., Mittag M., Musacchio F., Justus L.C., Ambard Giovannetti E., Steffen J., Wagner J., Zohren L., Schoch S., Schmidt B., Jackson W.S., Ehninger D., Fuhrmann M. Memory trace interference impairs recall in a mouse model of Alzheimer’s disease. Naure Neuroscience 2020

Dodaj komentarz