Neuroznanstvenici s BU nadaju se otkriti nove načine liječenja poremećaja pamćenja

Neuroznanstvenici s BU nadaju se otkriti nove načine liječenja poremećaja pamćenja

Možda ne znate, ali svaki put kad se prisjetite uspomene - kao kad ste prvi put vozili bicikl ili išli na maturalnu večer - vaš mozak malo promijeni sjećanje. To je gotovo kao dodavanje Instagram filtra, sa svakim povratnim pozivom popunjavanjem pojedinosti i ažuriranjem ili gubitkom informacija.

"Nenamjerno primjenjujemo filtre na naša prošla iskustva", kaže Steve Ramirez (CAS'10), neuroznanstvenik sa Sveučilišta u Bostonu. Čak i ako se filtrirana memorija razlikuje od originalne, većinom se može reći koja je ta osnovna slika, kaže.

“Sjećanje je manje video zapis prošlosti nego rekonstruktivno”, kaže Ramirez, docent psihologije i znanosti o mozgu na BU College of Arts & Sciences. Savitljiva priroda pamćenja je i blagoslov i prokletstvo: loše je kada se sjećamo netočnih detalja, ali je dobro što naši mozgovi imaju prirodnu sposobnost oblikovanja i ažuriranja sjećanja kako bi ih učinili manje utjecajnim, osobito ako se radi o nečem zastrašujućem ili traumatičnom.

Pa što ako je moguće iskoristiti fleksibilnu prirodu naših sjećanja u našu korist za liječenje mentalnih poremećaja kao što su depresija i posttraumatski stresni poremećaj (PTSP)? Upravo na tome rade Ramirez i njegov istraživački tim. A nakon godina proučavanja pamćenja kod miševa, otkrili su ne samo gdje mozak pohranjuje pozitivna i negativna sjećanja, već i kako ušutkati negativna sjećanja umjetnim stimuliranjem drugih, sretnijih.

Naša ideja od milijun dolara je, što ako rješenje za neke od ovih mentalnih poremećaja već postoji u mozgu? A što ako je sjećanje način da se tamo stigne?”

Steve Ramirez, docent psihologije i neuroznanosti, BU College of Arts & Sciences

U dva nova rada, on i njegov tim pokazuju snagu naših emocionalnih sjećanja i kako naša iskustva – i način na koji ih obrađujemo – ostavljaju stvarne fizičke tragove na mozgu.

Mapiranje pozitivnih i negativnih sjećanja

Jedan od najvažnijih koraka u korištenju pamćenja za liječenje poremećaja pamćenja je razumijevanje gdje u mozgu postoje pozitivna i negativna sjećanja i kako ih razlikovati. Sjećanja su pohranjena u svim različitim područjima mozga, a sama pojedinačna sjećanja postoje kao mreže stanica koje se nazivaju engrami. Ramirezov laboratorij je posebno zainteresiran za memorijske mreže u hipokampusu mozga, strukturi u obliku indijskog oraha koja pohranjuje senzorne i emocionalne informacije važne za formiranje i vraćanje sjećanja.

U novom radu objavljenom u časopisu Nature Communications Biology, Ramirez, glavna autorica Monika Shpokayte (MED'26) i tim neuroznanstvenika s BU mapiraju ključne molekularne i genetske razlike između pozitivnih i negativnih sjećanja i otkrivaju da se njih dvoje zapravo nevjerojatno razlikuju na više razina. Ispostavilo se da se emocionalna sjećanja, poput pozitivnog ili negativnog pamćenja, fizički razlikuju od drugih tipova moždanih stanica - i razlikuju se jedna od druge.

"Ovo je prilično ludo jer sugerira da ta pozitivna i negativna sjećanja imaju svoje vlastite zasebne nekretnine u mozgu", kaže Ramirez, koji je također član BU-ovog Centra za sustavnu neuroznanost.

Autori studije otkrili su da se pozitivne i negativne memorijske stanice razlikuju jedna od druge u gotovo svim pogledima - prvenstveno su pohranjene u različitim regijama hipokampusa, komuniciraju s drugim stanicama različitim vrstama putova, a čini se da je molekularni stroj u obje vrste stanica drugačiji.

"Dakle, [potencijalno] postoji molekularna osnova za razliku između pozitivnih i negativnih sjećanja u mozgu", kaže Ramirez. "Sada imamo brojne markere za koje znamo da razlikuju pozitivne od negativnih u hipokampusu."

Viđenje i imenovanje pozitivnih i negativnih sjećanja moguće je samo uz pomoć naprednog neuroznanstvenog alata zvanog optogenetika. Ovo je način da se receptori moždanih stanica natjeraju da reagiraju na svjetlost; Istraživači emitiraju bezopasnu lasersku svjetlost u mozak kako bi uključili stanice koje su dobile receptor koji reagira na svjetlost. Također mogu bojama kodirati pozitivna i negativna sjećanja uvođenjem fluorescentnog proteina koji se pobuđuje svjetlom, tako da, na primjer, mreže pozitivnih memorijskih stanica svijetle zeleno, a mreže negativnih stanica svijetle crveno ili plavo.

Ponovno ožičenje loših sjećanja

E-knjiga o genetici i genomici

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite kopiju danas

Prije nego što istraživači obilježe sjećanje u mišu, prvo moraju utvrditi sjećanje. Da bi to učinili, izlažu glodavce univerzalno dobrom ili neugodnom iskustvu - pozitivno iskustvo može biti grickanje ukusnog sira ili druženje s drugim miševima; Negativno iskustvo može biti blagi, ali iznenađujući strujni udar stopala. Nakon što se formira novo sjećanje, znanstvenici mogu pronaći mrežu stanica koje zadržavaju to iskustvo i učiniti da svijetle određenom bojom.

Nakon što vide sjećanje, istraživači mogu umjetno aktivirati te memorijske stanice laserskim svjetlom—i, kao što je također otkrio Ramirezov tim, prepisati negativna sjećanja. U radu objavljenom u časopisu Nature Communications otkrili su da umjetno aktiviranje pozitivnog iskustva trajno prepisuje negativno iskustvo i umanjuje emocionalni intenzitet lošeg sjećanja.

Istraživači su natjerali miševe da se prisjete negativnog iskustva, a tijekom vraćanja sjećanja na strah, umjetno su reaktivirali grupu pozitivnih memorijskih stanica. Konkurirajuće pozitivno pamćenje ažuriralo je sjećanje na strah i smanjilo odgovor na strah u vrijeme i dugo nakon što je sjećanje aktivirano, navodi se u radu. Studija se nadovezuje na prethodni rad iz Ramirezovog laboratorija, koji je otkrio da je moguće umjetno manipulirati sjećanjima iz prošlosti.

Aktiviranje pozitivnog sjećanja bio je najučinkovitiji način ažuriranja negativnog sjećanja, no tim je također otkrio da to nije jedini način. Umjesto da ciljaju samo pozitivne memorijske stanice, također su pokušali aktivirati neutralno pamćenje - uobičajeno, dosadno iskustvo za životinju - a zatim su pokušali aktivirati cijeli hipokampus i otkrili da je oboje učinkovito.

"Ako stimulirate puno stanica koje nisu nužno povezane s bilo kojom vrstom pamćenja, to može uzrokovati dovoljno smetnji da poremeti pamćenje straha", kaže Stephanie Grella, glavna autorica i bivša postdoktorska istraživačica u Ramirez Labu, koja je nedavno osnovala Laboratorij za pamćenje i neuromodulatorne mehanizme na Sveučilištu Loyola.

Iako nije moguće umjetno aktivirati sjećanja kod ljudi, rezultati bi se ipak mogli prenijeti u klinička okruženja, kaže Grella. "Jer možete pitati osobu, 'Možete li se sjetiti nečega negativnog, možete li se sjetiti nečega pozitivnog?", kaže ona -; Pitanja koja ne možete postaviti mišu.

Ona sugerira da bi moglo biti moguće nadjačati učinke negativnog sjećanja koje je utjecalo na mentalno stanje osobe podsjećanjem osobe na loše sjećanje i pravilnim tempiranjem živog sjećanja na pozitivno sjećanje u terapeutskom okruženju.

“Znamo da su sjećanja podatna”, kaže Grella. "Jedna od stvari koje smo pronašli u ovom radu je da je vrijeme stimulacije bilo stvarno kritično."

Potraga za igračima koji mijenjaju igru

Za druge intenzivnije vrste liječenja teške depresije i PTSP-a, Grella sugerira da bi u konačnici moglo biti moguće stimulirati velike dijelove hipokampusa pomoću alata poput transkranijalne magnetske stimulacije ili duboke moždane stimulacije - invazivne procedure - kako bi se ljudima pomoglo u prevladavanju poremećaja povezanih s pamćenjem. Ramirez ističe da je više neuroznanstvenika počelo prihvaćati eksperimentalne tretmane korištenjem psihodelika i nedopuštenih droga. Na primjer, studija iz 2021. pokazala je da kontrolirane doze MDMA pomažu u ublažavanju nekih teških simptoma PTSP-a.

“Ovdje se radi o korištenju nekih aspekata nagrade i pozitivnosti kako bi se prepisale negativne komponente naše prošlosti”, kaže Ramirez. "To je analogno onome što radimo kod glodavaca, osim kod ljudi - umjetno smo aktivirali pozitivna sjećanja kod glodavaca, a oni su im dali male doze MDMA da vide može li to biti dovoljno za ponovno ispisivanje nekih traumatičnih komponenti tog iskustva." Ove vrste eksperimenata ukazuju na važnost daljnjeg istraživanja kliničkih i korisnih metoda manipulacije pamćenjem, no važno je napomenuti da su ovi eksperimenti provedeni pod strogim medicinskim nadzorom i ne smiju se pokušavati provoditi kod kuće.

Za sada, Ramirez je uzbuđen da vidi kako ovaj rad može dodatno pomaknuti granice neuroznanosti i nada se da će vidjeti istraživače kako eksperimentiraju s još nestandardnijim idejama koje mogu transformirati medicinu u budućnosti: "Želimo promjene u igri, zar ne? Želimo stvari koje su mnogo učinkovitije od trenutno dostupnih tretmana.

Izvor:

Bostonsko sveučilište

Referenca:

Shpokayte, M., et al. (2022) Hipokampalne stanice odvajaju pozitivne i negativne engrame. Komunikacijska biologija. doi.org/10.1038/s42003-022-03906-8.

.