Neurovedci z BU dúfajú, že odhalia nové spôsoby liečby porúch pamäti

Neurovedci z BU dúfajú, že odhalia nové spôsoby liečby porúch pamäti

Možno to neviete, ale zakaždým, keď si spomeniete – ako keď ste prvýkrát šli na bicykli alebo išli na maturitný maturitný maturitný ples – váš mozog túto spomienku mierne zmení. Je to takmer ako pridanie filtra Instagramu, pričom každé spätné volanie vyplní podrobnosti a aktualizuje alebo stratí informácie.

„Neúmyselne aplikujeme filtre na naše minulé skúsenosti,“ hovorí Steve Ramirez (CAS’10), neurológ z Bostonskej univerzity. Aj keď sa filtrovaná pamäť líši od originálu, z väčšej časti môžete povedať, čo je to základný obrázok, hovorí.

„Pamäť nie je ani tak video záznam minulosti, ako skôr rekonštrukčná,“ hovorí Ramirez, odborný asistent psychológie a mozgových vied na BU College of Arts & Sciences. Poddajná povaha pamäte je požehnaním aj prekliatím: je zlé, keď si pamätáme nesprávne detaily, ale je dobré, že náš mozog má prirodzenú schopnosť tvarovať a aktualizovať spomienky, aby boli menej pôsobivé, najmä ak je to niečo strašidelné alebo traumatické.

Čo keby bolo možné využiť tvárnu povahu našich spomienok v náš prospech na liečenie duševných porúch, ako je depresia a posttraumatická stresová porucha (PTSD)? Presne na tom pracuje Ramirez a jeho výskumný tím. A po rokoch skúmania pamäte na myšiach prišli nielen na to, kde mozog ukladá pozitívne a negatívne spomienky, ale aj na to, ako negatívne spomienky umlčať umelým stimulovaním iných, šťastnejších.

Naša myšlienka za milión je, čo ak riešenie niektorých z týchto duševných porúch už v mozgu existuje? A čo ak je pamäť spôsob, ako sa tam dostať?"

Steve Ramirez, odborný asistent psychológie a neurovedy, BU College of Arts & Sciences

V dvoch nových článkoch on a jeho tím demonštrujú silu našich emocionálnych spomienok a to, ako naše skúsenosti – a spôsob, akým ich spracovávame – zanechávajú skutočné fyzické stopy v mozgu.

Mapovanie pozitívnych a negatívnych spomienok

Jedným z najdôležitejších krokov pri používaní pamäte na liečbu porúch pamäti je pochopenie toho, kde v mozgu existujú pozitívne a negatívne spomienky a ako ich rozlíšiť. Spomienky sú uložené vo všetkých rôznych oblastiach mozgu a jednotlivé spomienky samotné existujú ako siete buniek nazývané engramy. Ramirezovo laboratórium sa zaujíma najmä o pamäťové siete v mozgovom hipokampe, čo je štruktúra v tvare kešu, ktorá uchováva zmyslové a emocionálne informácie dôležité pre vytváranie a získavanie spomienok.

V novom článku publikovanom v Nature Communications Biology, Ramirez, vedúca autorka Monika Shpokayte (MED'26) a tím neurovedcov z BU mapujú kľúčové molekulárne a genetické rozdiely medzi pozitívnymi a negatívnymi spomienkami a zisťujú, že tieto dve sú skutočne nápadne odlišné na viacerých úrovniach. Ukazuje sa, že emocionálne spomienky, podobne ako pozitívna alebo negatívna spomienka, sa fyzicky líšia od iných typov mozgových buniek – a navzájom sa líšia.

"Je to dosť divoké, pretože to naznačuje, že tieto pozitívne a negatívne spomienky majú v mozgu svoju vlastnú samostatnú nehnuteľnosť," hovorí Ramirez, ktorý je tiež členom Centra pre systémové neurovedy BU.

Autori štúdie zistili, že pozitívne a negatívne pamäťové bunky sa od seba líšia takmer vo všetkých smeroch – sú uložené predovšetkým v rôznych oblastiach hipokampu, komunikujú s inými bunkami rôznymi typmi dráh a zdá sa, že molekulárny aparát v oboch typoch buniek je odlišný.

"Takže existuje [potenciálne] molekulárny základ pre rozlíšenie medzi pozitívnymi a negatívnymi spomienkami v mozgu, " hovorí Ramirez. "Teraz máme množstvo markerov, o ktorých vieme, že rozlišujú pozitívne od negatívne v hipokampe."

Vidieť a pomenovať pozitívne a negatívne spomienky je možné len s pomocou pokročilého neurovedeckého nástroja nazývaného optogenetika. Toto je spôsob, ako prinútiť receptory mozgových buniek reagovať na svetlo; Výskumníci vysielajú do mozgu neškodné laserové svetlo, aby zapli bunky, ktoré dostali receptor, ktorý reaguje na svetlo. Môžu tiež farebne odlíšiť pozitívne a negatívne spomienky zavedením fluorescenčného proteínu, ktorý je excitovaný svetlom, takže napríklad siete buniek s pozitívnou pamäťou svietia na zeleno a siete negatívnych buniek na červeno alebo modro.

Prepojenie zlých spomienok

Elektronická kniha Genetika a genomika

Kompilácia top rozhovorov, článkov a noviniek za posledný rok. Stiahnite si kópiu ešte dnes

Predtým, ako výskumníci označia spomienku v myši, musia ju najprv vytvoriť. Aby to urobili, vystavia hlodavce všeobecne dobrému alebo nepríjemnému zážitku - pozitívnym zážitkom môže byť zahryznutie sa do lahodného syra alebo socializácia s inými myšami; Negatívnym zážitkom môže byť mierny, no prekvapivý zásah elektrickým prúdom do nôh. Akonáhle sa vytvorí nová pamäť, vedci dokážu nájsť sieť buniek, ktoré držia túto skúsenosť a prinútiť ich, aby žiarili špecifickou farbou.

Akonáhle budú môcť vidieť pamäť, výskumníci môžu umelo aktivovať tieto pamäťové bunky laserovým svetlom – a ako zistil aj Ramirezov tím, prepísať negatívne spomienky. V článku publikovanom v Nature Communications zistili, že umelá aktivácia pozitívneho zážitku natrvalo prepíše negatívny zážitok a utlmí emocionálnu intenzitu zlej spomienky.

Vedci nechali myši pripomenúť si negatívny zážitok a počas obnovy pamäte strachu umelo reaktivovali skupinu pozitívnych pamäťových buniek. Konkurenčná pozitívna pamäť aktualizovala pamäť strachu a znížila reakciu na strach v čase a dlho potom, čo bola pamäť aktivovaná, podľa papiera. Štúdia stavia na predchádzajúcej práci z Ramirezovho laboratória, ktorá zistila, že je možné umelo manipulovať so spomienkami z minulosti.

Aktivácia pozitívnej pamäte bola najefektívnejším spôsobom aktualizácie negatívnej pamäte, ale tím tiež zistil, že to nie je jediný spôsob. Namiesto toho, aby sa zamerali len na pozitívne pamäťové bunky, pokúsili sa tiež aktivovať neutrálnu pamäť - bežný, nudný zážitok pre zviera - a potom sa pokúsili aktivovať celý hipokampus a zistili, že obe boli účinné.

„Ak stimulujete veľa buniek, ktoré nie sú nevyhnutne spojené s akýmkoľvek druhom pamäte, môže to spôsobiť dostatočné rušenie na narušenie pamäte strachu,“ hovorí Stephanie Grella, vedúca autorka a bývalá postdoktorandská výskumníčka v laboratóriu Ramirez, ktorá nedávno založila laboratórium Memory & Neuromodulatory Mechanisms Lab na Loyola University.

Hoci nie je možné umelo aktivovať spomienky u ľudí, výsledky by sa stále dali preniesť do klinických prostredí, hovorí Grella. "Pretože sa môžete danej osoby opýtať: 'Vieš si spomenúť na niečo negatívne, vieš si spomenúť na niečo pozitívne?'" hovorí -; Otázky, ktoré nemôžete položiť myši.

Navrhuje, že je možné prekonať účinky negatívnej spomienky, ktorá ovplyvnila duševný stav človeka, tým, že človeku pripomenie zlú pamäť a správne načasuje živú spomienku na pozitívnu v terapeutickom prostredí.

„Vieme, že spomienky sú tvárne,“ hovorí Grella. "Jednou z vecí, ktoré sme v tomto dokumente našli, bolo, že načasovanie stimulácie bolo skutočne kritické."

Hľadanie hráčov, ktorí menia hru

Pri iných intenzívnejších typoch liečby ťažkej depresie a PTSD Grella navrhuje, že môže byť nakoniec možné stimulovať veľké časti hipokampu pomocou nástrojov, ako je transkraniálna magnetická stimulácia alebo hlboká mozgová stimulácia – invazívny postup – na pomoc ľuďom prekonať poruchy súvisiace s pamäťou. Ramirez poukazuje na to, že viac neurovedcov začalo prijímať experimentálne liečby pomocou psychedelik a nelegálnych drog. Napríklad štúdia z roku 2021 zistila, že kontrolované dávky MDMA pomohli zmierniť niektoré závažné symptómy PTSD.

„Témou je použitie niektorých aspektov odmeny a pozitivity na prepísanie negatívnych zložiek našej minulosti,“ hovorí Ramirez. "Je to analogické tomu, čo robíme u hlodavcov, s výnimkou ľudí - u hlodavcov sme umelo aktivovali pozitívne spomienky a oni im dali malé dávky MDMA, aby zistili, či to môže stačiť na prepísanie niektorých traumatických zložiek tohto zážitku." Tieto typy experimentov poukazujú na dôležitosť ďalšieho výskumu klinických a užitočných metód manipulácie s pamäťou, ale je dôležité poznamenať, že tieto experimenty boli vykonávané pod prísnym lekárskym dohľadom a nemali by sa vykonávať doma.

Ramirez je zatiaľ nadšený, že vidí, ako môže táto práca ďalej posunúť hranice neurovedy, a dúfa, že výskumníci budú experimentovať s ešte dokonalejšími nápadmi, ktoré môžu v budúcnosti premeniť medicínu: „Chceme niečo, čo zmení hru, však? Chceme veci, ktoré sú oveľa efektívnejšie ako v súčasnosti dostupné spôsoby liečby.

Zdroj:

Bostonská univerzita

Referencia:

Shpokayte, M., a kol. (2022) Hippokampálne bunky oddeľujú pozitívne a negatívne engramy. Komunikačná biológia. doi.org/10.1038/s42003-022-03906-8.

.