Menguji Asas Molekul Ingatan Jangka Panjang
Para saintis percaya bahawa potensiasi jangka panjang (LTP) - peningkatan isyarat yang berpanjangan melalui hubungan antara sel otak - mendasari kemampuan kita untuk mengingat dari masa ke masa dan belajar.
Penyelidik di Pusat Perubatan Universiti Duke menemui lata molekul isyarat yang membolehkan isyarat yang sangat singkat bertahan selama berpuluh-puluh minit. Rangsangan ini memberikan kerangka otak untuk hubungan yang lebih kuat (sinapsis) yang dapat memanggil memori selama beberapa bulan atau bahkan bertahun-tahun.
Penemuan mereka mengenai bagaimana sinapsis mengubah kekuatan hubungan boleh mempengaruhi penyakit Alzheimer, autisme dan keterbelakangan mental, kata Ryohei Yasuda, Ph.D., penolong profesor neurobiologi dan pengarang kanan.
"Kami mendapati bahawa proses biokimia yang berlangsung lama adalah penyebab penyimpanan memori," kata Yasuda, yang merupakan Saintis Kerjaya Awal Institut Perubatan Howard Hughes.
Penyelidikan ini diterbitkan dalam Alam semula jadi.
Para penyelidik sedang menyiasat molekul isyarat yang mengatur sitoskeleton aktin, yang berfungsi sebagai kerangka struktur sinapsis.
"Molekul isyarat dapat membantu menyusun kembali kerangka kerja, dan memberikan lebih banyak volume dan kekuatan pada sinapsis," kata Yasuda. "Kami berpendapat bahawa ingatan yang berpanjangan mungkin berpunca dari perubahan pada susunan blok bangunan."
Para penyelidik Duke tahu bahawa potensiasi jangka panjang, sekumpulan impuls elektrik yang tahan lama dalam sel saraf, dipicu oleh peningkatan ion kalsium (Ca2 +) sementara dalam sinaps. Mereka merancang eksperimen untuk mengetahui dengan tepat bagaimana isyarat Ca2 + pendek, yang hanya bertahan selama ~ 0.1s, diterjemahkan menjadi perubahan jangka panjang (lebih dari satu jam) dalam transmisi sinaptik.
Pasukan ini menggunakan teknik mikroskopi 2-foton untuk memvisualisasikan isyarat molekul dalam sinapsis tunggal yang menjalani LTP, kaedah yang dikembangkan di makmal Yasuda. Kaedah mikroskopi ini membolehkan pasukan memantau aktiviti molekul dalam satu sinaps sambil mengukur sinaps untuk peningkatan jumlah dan kekuatan sambungan mereka.
Mereka mendapati bahawa molekul isyarat Rho dan Cdc42, pengatur sitoskeleton aktin, diaktifkan oleh CaMKII, dan menyampaikan isyarat CaMKII menjadi isyarat yang berlangsung selama beberapa minit. Isyarat tahan lama ini penting untuk mengekalkan keplastikan sinaps yang tahan lama, kemampuan otak untuk berubah semasa belajar atau menghafal.
Banyak penyakit mental seperti keterbelakangan mental dan penyakit Alzheimer dikaitkan dengan isyarat Rho dan Cdc42 yang tidak normal, kata Yasuda. "Oleh itu, penemuan kami akan memberikan banyak gambaran mengenai penyakit ini," katanya.
Sumber: Universiti Duke
