Οι νευροεπιστήμονες της BU ελπίζουν να ανακαλύψουν νέους τρόπους για τη θεραπεία των διαταραχών της μνήμης

Οι νευροεπιστήμονες της BU ελπίζουν να ανακαλύψουν νέους τρόπους για τη θεραπεία των διαταραχών της μνήμης

Μπορεί να μην το ξέρετε, αλλά κάθε φορά που ανακαλείτε μια ανάμνηση - όπως την πρώτη φορά που κάνατε ποδήλατο ή πήγατε στο γυμνάσιο - ο εγκέφαλός σας αλλάζει τη μνήμη τόσο ελαφρά. Είναι σχεδόν σαν να προσθέτεις ένα φίλτρο Instagram, με κάθε επανάκληση να συμπληρώνει λεπτομέρειες και να ενημερώνει ή να χάνει πληροφορίες.

«Εφαρμόζουμε άθελά μας φίλτρα στις προηγούμενες εμπειρίες μας», λέει ο Steve Ramirez (CAS'10), νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης. Ακόμα κι αν μια φιλτραρισμένη μνήμη διαφέρει από την αρχική, ως επί το πλείστον μπορείτε να πείτε ποια είναι αυτή η βασική εικόνα, λέει.

«Η μνήμη είναι λιγότερο μια εγγραφή βίντεο του παρελθόντος παρά είναι ανακατασκευαστική», λέει ο Ramirez, επίκουρος καθηγητής ψυχολογίας και επιστημών του εγκεφάλου στο BU College of Arts & Sciences. Η εύπλαστη φύση της μνήμης είναι και ευλογία και κατάρα: είναι κακό όταν θυμόμαστε λανθασμένες λεπτομέρειες, αλλά είναι καλό που ο εγκέφαλός μας έχει τη φυσική ικανότητα να διαμορφώνει και να ενημερώνει τις αναμνήσεις για να τις κάνει λιγότερο επιρροές, ειδικά αν είναι κάτι τρομακτικό ή τραυματικό.

Τι θα γινόταν λοιπόν αν ήταν δυνατόν να χρησιμοποιήσουμε την εύπλαστη φύση των αναμνήσεων μας προς όφελός μας για να θεραπεύσουμε ψυχικές διαταραχές όπως η κατάθλιψη και η διαταραχή μετατραυματικού στρες (PTSD); Αυτό ακριβώς εργάζεται ο Ramirez και η ερευνητική του ομάδα. Και μετά από χρόνια μελέτης της μνήμης σε ποντίκια, έχουν καταλάβει όχι μόνο πού αποθηκεύει ο εγκέφαλος θετικές και αρνητικές αναμνήσεις, αλλά και πώς να φιμώσουν τις αρνητικές αναμνήσεις διεγείροντας τεχνητά άλλες, πιο χαρούμενες.

Η ιδέα μας ενός εκατομμυρίου δολαρίων είναι, τι θα συμβεί αν υπάρχει ήδη στον εγκέφαλο μια λύση για ορισμένες από αυτές τις ψυχικές διαταραχές; Και τι γίνεται αν η μνήμη είναι ένας τρόπος για να φτάσεις εκεί;»

Steve Ramirez, επίκουρος καθηγητής ψυχολογίας και νευροεπιστήμης, BU College of Arts & Sciences

Σε δύο νέες εργασίες, αυτός και η ομάδα του επιδεικνύουν τη δύναμη των συναισθηματικών μας αναμνήσεων και πώς οι εμπειρίες μας – και ο τρόπος που τις επεξεργαζόμαστε – αφήνουν πραγματικά φυσικά ίχνη στον εγκέφαλο.

Χαρτογράφηση θετικών και αρνητικών αναμνήσεων

Ένα από τα πιο σημαντικά βήματα για τη χρήση της μνήμης για τη θεραπεία των διαταραχών της μνήμης είναι να κατανοήσουμε πού υπάρχουν θετικές και αρνητικές αναμνήσεις στον εγκέφαλο και πώς να διακρίνουμε μεταξύ των δύο. Οι μνήμες αποθηκεύονται σε όλες τις διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου και οι ίδιες οι μεμονωμένες μνήμες υπάρχουν ως δίκτυα κυττάρων που ονομάζονται εγγράμματα. Το εργαστήριο του Ramirez ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για τα δίκτυα μνήμης στον ιππόκαμπο του εγκεφάλου, μια δομή σε σχήμα κάσιους που αποθηκεύει αισθητηριακές και συναισθηματικές πληροφορίες σημαντικές για το σχηματισμό και την ανάκτηση αναμνήσεων.

Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications Biology, ο Ramirez, η επικεφαλής συγγραφέας Monika Shpokayte (MED'26) και μια ομάδα νευροεπιστημόνων της BU χαρτογραφούν τις βασικές μοριακές και γενετικές διαφορές μεταξύ θετικών και αρνητικών αναμνήσεων και διαπιστώνουν ότι οι δύο είναι πραγματικά εντυπωσιακά διαφορετικές σε πολλαπλά επίπεδα. Αποδεικνύεται ότι οι συναισθηματικές αναμνήσεις, όπως μια θετική ή αρνητική μνήμη, είναι σωματικά διαφορετικές από άλλους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων - και διαφορετικές μεταξύ τους.

«Αυτό είναι πολύ άγριο γιατί υποδηλώνει ότι αυτές οι θετικές και αρνητικές αναμνήσεις έχουν τη δική τους ξεχωριστή ακίνητη περιουσία στον εγκέφαλο», λέει ο Ramirez, ο οποίος είναι επίσης μέλος του Κέντρου Νευροεπιστήμης Συστημάτων της BU.

Οι συγγραφείς της μελέτης διαπίστωσαν ότι τα θετικά και αρνητικά κύτταρα μνήμης διαφέρουν μεταξύ τους σχεδόν με κάθε τρόπο - αποθηκεύονται κυρίως σε διαφορετικές περιοχές του ιππόκαμπου, επικοινωνούν με άλλα κύτταρα μέσω διαφορετικών τύπων μονοπατιών και ο μοριακός μηχανισμός και στους δύο τύπους κυττάρων φαίνεται να είναι διαφορετικός.

«Έτσι, υπάρχει [δυνητικά] μια μοριακή βάση για τη διάκριση μεταξύ θετικών και αρνητικών αναμνήσεων στον εγκέφαλο», λέει ο Ramirez. «Τώρα έχουμε έναν αριθμό δεικτών που γνωρίζουμε ότι διακρίνουν θετικά από αρνητικά στον ιππόκαμπο».

Η θέαση και η ονομασία θετικών και αρνητικών αναμνήσεων είναι δυνατή μόνο με τη βοήθεια ενός προηγμένου νευροεπιστημονικού εργαλείου που ονομάζεται οπτογενετική. Αυτός είναι ένας τρόπος για να ανταποκριθούν οι υποδοχείς των εγκεφαλικών κυττάρων στο φως. Οι ερευνητές εκπέμπουν ένα αβλαβές φως λέιζερ στον εγκέφαλο για να ενεργοποιήσουν τα κύτταρα στα οποία έχει δοθεί ένας υποδοχέας που ανταποκρίνεται στο φως. Μπορούν επίσης να κωδικοποιήσουν χρωματικές θετικές και αρνητικές μνήμες εισάγοντας μια φθορίζουσα πρωτεΐνη που διεγείρεται από το φως, έτσι ώστε, για παράδειγμα, τα δίκτυα θετικών κυττάρων μνήμης να ανάβουν με πράσινο χρώμα και τα αρνητικά δίκτυα κυττάρων να ανάβουν κόκκινο ή μπλε.

Επανακαλωδίωση κακών αναμνήσεων

Ηλεκτρονικό βιβλίο Γενετικής & Γονιδιωματικής

Συγκέντρωση των κορυφαίων συνεντεύξεων, άρθρων και ειδήσεων του περασμένου έτους. Κάντε λήψη ενός αντιγράφου σήμερα

Προτού οι ερευνητές σημειώσουν μια μνήμη σε ένα ποντίκι, πρέπει πρώτα να δημιουργήσουν τη μνήμη. Για να γίνει αυτό, εκθέτουν τα τρωκτικά σε μια γενικά καλή ή δυσάρεστη εμπειρία - μια θετική εμπειρία θα μπορούσε να είναι το τσιμπολόγημα ενός νόστιμου τυριού ή η συναναστροφή με άλλα ποντίκια. Μια αρνητική εμπειρία θα μπορούσε να είναι ένα ήπιο αλλά εκπληκτικό ηλεκτροπληξία στα πόδια. Μόλις σχηματιστεί μια νέα μνήμη, οι επιστήμονες μπορούν να βρουν το δίκτυο των κυττάρων που κρατούν αυτή την εμπειρία και τα κάνουν να λάμπουν με ένα συγκεκριμένο χρώμα.

Μόλις μπορέσουν να δουν τη μνήμη, οι ερευνητές μπορούν να ενεργοποιήσουν τεχνητά αυτά τα κύτταρα μνήμης με φως λέιζερ - και, όπως ανακάλυψε επίσης η ομάδα του Ramirez, να ξαναγράψουν τις αρνητικές αναμνήσεις. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, διαπίστωσαν ότι η τεχνητή ενεργοποίηση μιας θετικής εμπειρίας ξαναγράφει μόνιμα μια αρνητική εμπειρία και μειώνει τη συναισθηματική ένταση της κακής μνήμης.

Οι ερευνητές έβαλαν τα ποντίκια να ανακαλέσουν μια αρνητική εμπειρία και κατά τη διάρκεια της ανάκτησης μνήμης φόβου, επανενεργοποίησαν τεχνητά μια ομάδα θετικών κυττάρων μνήμης. Η ανταγωνιστική θετική μνήμη ενημέρωσε τη μνήμη του φόβου και μείωσε την απόκριση φόβου τη στιγμή και πολύ μετά την ενεργοποίηση της μνήμης, σύμφωνα με την εφημερίδα. Η μελέτη βασίζεται σε προηγούμενες εργασίες από το εργαστήριο του Ramirez, το οποίο διαπίστωσε ότι είναι δυνατός ο τεχνητός χειρισμός των αναμνήσεων του παρελθόντος.

Η ενεργοποίηση μιας θετικής μνήμης ήταν ο πιο αποτελεσματικός τρόπος ενημέρωσης μιας αρνητικής μνήμης, αλλά η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι δεν είναι ο μόνος τρόπος. Αντί να στοχεύουν απλώς θετικά κύτταρα μνήμης, προσπάθησαν επίσης να ενεργοποιήσουν μια ουδέτερη μνήμη - μια κοινή, βαρετή εμπειρία για ένα ζώο - και στη συνέχεια προσπάθησαν να ενεργοποιήσουν ολόκληρο τον ιππόκαμπο και διαπίστωσαν ότι και τα δύο ήταν αποτελεσματικά.

«Εάν διεγείρετε πολλά κύτταρα που δεν σχετίζονται απαραίτητα με κανένα είδος μνήμης, μπορεί να προκαλέσει αρκετή παρέμβαση για να διαταράξει τη μνήμη φόβου», λέει η Stephanie Grella, επικεφαλής συγγραφέας και πρώην μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Ramirez Lab, η οποία ίδρυσε πρόσφατα το Memory & Neuromodulatory Mechanisms Lab στο Πανεπιστήμιο Loyola.

Αν και δεν είναι δυνατό να ενεργοποιηθούν τεχνητά οι μνήμες στους ανθρώπους, τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να μεταφερθούν σε κλινικές ρυθμίσεις, λέει η Γκρέλα. "Επειδή μπορείτε να ρωτήσετε το άτομο, "Μπορείς να θυμηθείς κάτι αρνητικό, μπορείς να θυμηθείς κάτι θετικό;" λέει -; Ερωτήσεις που δεν μπορείτε να κάνετε σε ένα ποντίκι.

Προτείνει ότι μπορεί να είναι δυνατό να παρακάμψουμε τις επιπτώσεις μιας αρνητικής μνήμης που έχει επηρεάσει την ψυχική κατάσταση ενός ατόμου, υπενθυμίζοντας σε ένα άτομο την κακή μνήμη και συγχρονίζοντας σωστά μια ζωντανή ανάμνηση μιας θετικής σε ένα θεραπευτικό περιβάλλον.

«Γνωρίζουμε ότι οι αναμνήσεις είναι εύπλαστες», λέει η Γκρέλα. «Ένα από τα πράγματα που βρήκαμε σε αυτό το άρθρο ήταν ότι ο χρόνος διέγερσης ήταν πραγματικά κρίσιμος».

Η αναζήτηση για αλλαγές παιχνιδιών

Για άλλους πιο εντατικούς τύπους θεραπείας για σοβαρή κατάθλιψη και PTSD, η Grella προτείνει ότι μπορεί τελικά να είναι δυνατή η διέγερση μεγάλων τμημάτων του ιππόκαμπου χρησιμοποιώντας εργαλεία όπως η διακρανιακή μαγνητική διέγερση ή η βαθιά εγκεφαλική διέγερση - μια επεμβατική διαδικασία - για να βοηθηθούν οι άνθρωποι να ξεπεράσουν διαταραχές που σχετίζονται με τη μνήμη. Ο Ramirez επισημαίνει ότι περισσότεροι νευροεπιστήμονες έχουν αρχίσει να υιοθετούν πειραματικές θεραπείες με χρήση ψυχεδελικών και παράνομων ναρκωτικών. Για παράδειγμα, μια μελέτη του 2021 διαπίστωσε ότι οι ελεγχόμενες δόσεις MDMA βοήθησαν στην ανακούφιση ορισμένων σοβαρών συμπτωμάτων PTSD.

«Το θέμα εδώ είναι η χρήση ορισμένων πτυχών ανταμοιβής και θετικότητας για να ξαναγράψουμε τα αρνητικά στοιχεία του παρελθόντος μας», λέει ο Ramirez. "Είναι ανάλογο με αυτό που κάνουμε στα τρωκτικά, εκτός από τους ανθρώπους - ενεργοποιήσαμε τεχνητά θετικές αναμνήσεις σε τρωκτικά και αυτό που έκαναν ήταν να τους έδωσαν μικρές δόσεις MDMA για να δουν αν αυτό μπορεί να είναι αρκετό για να ξαναγράψει μερικά από τα τραυματικά συστατικά αυτής της εμπειρίας." Αυτοί οι τύποι πειραμάτων υποδεικνύουν τη σημασία της περαιτέρω έρευνας στις κλινικές και χρήσιμες μεθόδους χειρισμού της μνήμης, αλλά είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτά τα πειράματα διεξήχθησαν υπό αυστηρή ιατρική επίβλεψη και δεν πρέπει να επιχειρούνται στο σπίτι.

Προς το παρόν, ο Ramirez είναι ενθουσιασμένος που βλέπει πώς αυτή η εργασία μπορεί να ωθήσει περαιτέρω τα όρια της νευροεπιστήμης και ελπίζει να δει τους ερευνητές να πειραματίζονται με ακόμη περισσότερες ιδέες που μπορούν να μεταμορφώσουν την ιατρική στο μέλλον: "Θέλουμε να αλλάξουν το παιχνίδι, σωστά; Θέλουμε πράγματα που είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τις τρέχουσες διαθέσιμες θεραπείες.

Πηγή:

Πανεπιστήμιο της Βοστώνης

Αναφορά:

Shpokayte, Μ., et al. (2022) Τα κύτταρα του ιππόκαμπου διαχωρίζουν θετικά και αρνητικά εγγράμματα. Βιολογία της επικοινωνίας. doi.org/10.1038/s42003-022-03906-8.

.