החוקרים גילו כיצד לערוץ יונים בנוירונים של המוח יש סוג של 'זיכרון מולקולרי', התורם להיווצרות ושימור של זיכרונות לכל החיים. החוקרים זיהו חלק ספציפי בערוץ היונים בו ניתן למקד תרופות חדשות למחלות גנטיות מסוימות. המחקר, שהוביל מאוניברסיטת לינקופינג בשבדיה, פורסם ב תקשורת טבעו
אחת מעצמות העל של המוח היא יכולתו ללמוד מחוויות עבר ויצירת זיכרונות. תהליכים חיוניים אלה תלויים בעיצוב מחדש של חיבורים בין נוירונים במוח. צמתים עצבים, המכונים סינפסות, מתחזקים או נחלשים לאורך החיים בצורה כזו שהמוח הוא, במובן מסוים, מעוצב כל העת ברמה התאית. תופעה זו נקראת פלסטיות סינפטית.
ישנם מספר תהליכים התורמים לפלסטיות סינפטית במערכת העצבים. אחד מהתהליכים הללו קשור לסוג של מולקולות הנקראות תעלות יון סידן, שכבר מזמן התעניינו בחוקרים באוניברסיטת לינקופ (LIU).
"אני רוצה לחשוף את חייהם הסודיים של מולקולות ערוץ יונים אלה. ערוצי יון סידן יש פונקציות חשובות מאוד בגוף-על ידי פתיחה וסגירה, הם מווסתים, בין היתר, איתות עצב-לאומי. אבל מעבר לכך, מולקולות אלה יש גם סוג של זיכרון משלהם, ויכולים לזכור סימנים של עצבים," אומר אנטוניוס פנטה, המחלקה למחלקה, המחלקה למחלקה, המחלקה למחלקה, המחלקה למחלקה, הוביל את המחקר.
המוקד של מחקר זה היה בסוג מסוים של תעלת יונים, ערוץ CAV2.1, שהוא תעלת הסידן היונים הנפוצה ביותר במוח. תעלת היון ממוקמת בסינפסה, בסוף הנוירון. כאשר אות חשמלי עובר דרך הנוירון, ערוץ היונים נפתח, ומפנה תהליך המוביל לכך שהעובד העצבי ישוחרר לקראת הנוירון המקבל בסינפסה. באופן זה, ערוצי CAV2.1 הם שומרי הסף של תקשורת סינפטית, נוירון-לנורון.
פעילות חשמלית ממושכת מפחיתה את מספר ערוצי ה- Cav2.1 שיכולים להיפתח, וכתוצאה מכך פחות שחרור משדר, כך שהנוירון המקבל מקבל הודעה חלשה יותר. זה כאילו הערוצים יכולים 'לזכור' איתות קודם, ובכך, הופכים את עצמם לבלתי זמינים לפתוח על ידי אותות הבאים. איך זה עובד ברמה המולקולרית לא היה ידוע למדענים עד כה.
חוקרי Linköping גילו כעת מנגנון כיצד ערוץ היונים יכול 'לזכור'. הערוץ הוא מולקולה גדולה המורכבת מכמה חלקים קשורים זה לזה, שיכולים לנוע יחסית זה לזה בתגובה לאותות חשמליים. הם גילו שתעלת היונים יכולה לקחת כמעט 200 צורות שונות בהתאם לחוזק ובמשך האות החשמלי; זוהי מכונה מולקולרית מורכבת מאוד.
אנו מאמינים כי במהלך איתות עצבים חשמליים מתמשכים, חלק חשוב מהמולקולה מתנתקת משער התעלה, בדומה לאופן בו המצמד במכונית שובר את החיבור בין המנוע לגלגלים. לאחר מכן לא ניתן עוד לפתוח את ערוץ היון. כאשר מאות אותות מתרחשים לאורך זמן מספיק זמן, הם יכולים להמיר את מרבית הערוצים ל"מצב הזיכרון המנומר "הזה למשך מספר שניות."
אנטוניוס פנטזיס, פרופסור חבר, המחלקה למדעים ביו -רפואיים וקליניים ב- LIU
אם ערוץ היון יכול 'לזכור' במשך מספר שניות בלבד, איך זה תורם ללמידה לכל החיים? סוג זה של זיכרון קולקטיבי בערוצי היון יכול להצטבר לאורך זמן ולהפחית את התקשורת בין שני נוירונים. לאחר מכן זה מוביל לשינויים בנוירון המקבל, הנמשכים שעות או ימים. בסופו של דבר, זה מביא לשינויים הרבה יותר בעלי חיים במוח, כמו ביטול הסינפסות המוחלשות.
"בדרך זו, 'זיכרון' שנמשך מספר שניות במולקולה יחידה יכול לתרום תרומה קטנה לזכרו של אדם שנמשך לכל החיים", אומר אנטוניוס פנטזיס.
הידיעה מוגברת כיצד עובדות תעלות סידן אלה יכולות לטווח הארוך לתרום לטיפול במחלות מסוימות. ישנן גרסאות רבות של הגן המייצר את ערוץ CAV2.1, CACNA1A, הקשורות למחלות נוירולוגיות נדירות אך חמורות, הפועלות לעתים קרובות במשפחות. כדי לפתח סמים כנגד אלה, זה עוזר לדעת איזה חלק בערוץ היונים הגדול אתה רוצה להשפיע ובאיזו דרך יש לשנות את פעילותה.
"העבודה שלנו מציינת איזה חלק מהחלבון צריך להיות ממוקד בעת פיתוח תרופות חדשות", אומר אנטוניוס פנטזיס.
המחקר מומן על ידי מועצת המחקר השוודית, מרכז וולנברג אוניברסיטת לינקינג וולנברג לרפואה מולקולרית, קרן המוח השוודית, קרן הלב שוודית, קרן המחקר של האריות למחלות ציבוריות ו- NIH.
