Sondare le basi molecolari della memoria a lungo termine
Gli scienziati ritengono che il potenziamento a lungo termine (LTP) - l'aumento duraturo dei segnali attraverso una connessione tra le cellule cerebrali - sia alla base della nostra capacità di ricordare nel tempo e di apprendere.
I ricercatori del Duke University Medical Center hanno scoperto una cascata di molecole di segnalazione che consente a un segnale solitamente molto breve di durare per decine di minuti. Questo stimolo fornisce la struttura del cervello per connessioni più forti (sinapsi) che possono evocare un ricordo per un periodo di mesi o addirittura anni.
Le loro scoperte su come le sinapsi cambiano la forza delle connessioni potrebbero avere un impatto sul morbo di Alzheimer, sull'autismo e sul ritardo mentale, ha detto Ryohei Yasuda, Ph.D., assistente professore di neurobiologia e autore senior.
"Abbiamo scoperto che un processo biochimico che dura a lungo è ciò che causa l'immagazzinamento della memoria", ha detto Yasuda, che è uno scienziato della prima carriera dell'Howard Hughes Medical Institute.
La ricerca è pubblicata in Natura.
I ricercatori stavano studiando le molecole di segnalazione che regolano il citoscheletro di actina, che funge da quadro strutturale delle sinapsi.
"Le molecole di segnalazione potrebbero aiutare a riorganizzare la struttura e dare più volume e forza alle sinapsi", ha detto Yasuda. "Abbiamo pensato che una memoria di lunga durata potesse eventualmente provenire dai cambiamenti negli assiemi di elementi costitutivi."
I ricercatori di Duke sapevano che il potenziamento a lungo termine, un insieme di impulsi elettrici a lunga durata nelle cellule nervose, è innescato da un aumento transitorio degli ioni calcio (Ca2 +) in una sinapsi. Hanno ideato esperimenti per apprendere esattamente come il segnale breve di Ca2 +, che dura solo per ~ 0,1 secondi, viene tradotto in un cambiamento di lunga durata (più di un'ora) nella trasmissione sinaptica.
Il team ha utilizzato una tecnica di microscopia a 2 fotoni per visualizzare la segnalazione molecolare all'interno di singole sinapsi sottoposte a LTP, un metodo sviluppato nel laboratorio di Yasuda. Questo metodo di microscopia ha permesso al team di monitorare l'attività molecolare in singole sinapsi misurando le sinapsi per aumentare il loro volume e la forza delle connessioni.
Hanno scoperto che le molecole di segnalazione Rho e Cdc42, regolatori del citoscheletro di actina, sono attivate da CaMKII e trasmettono un segnale CaMKII in segnali della durata di molti minuti. Questi segnali di lunga durata sono importanti per mantenere la plasticità duratura delle sinapsi, la capacità del cervello di cambiare durante l'apprendimento o la memorizzazione.
Molte malattie mentali come il ritardo mentale e il morbo di Alzheimer sono associate a segnali anormali di Rho e Cdc42, ha detto Yasuda. "Pertanto, la nostra scoperta fornirà molte informazioni su queste malattie", ha detto.
Fonte: Duke University
