Badania pokazują, że komórki nerek i tkanki nerwowej mogą uczyć się i tworzyć wspomnienia w sposób podobny do neuronów.
Powszechnie wiadomo, że nasze mózgi – a w szczególności komórki mózgowe – przechowują wspomnienia. Jednak zespół naukowców odkrył, że komórki z innych części ciała również odgrywają rolę w pamięci, otwierając nowe ścieżki zrozumienia funkcjonowania pamięci i tworząc potencjał usprawnienia uczenia się i leczenia schorzeń związanych z pamięcią.
„Uczenie się i pamięć są na ogół kojarzone wyłącznie z mózgiem i komórkami mózgowymi, ale nasze badanie pokazuje, że inne komórki w organizmie również mogą się uczyć i tworzyć wspomnienia” – wyjaśnia[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>New York University’s Nikolay V. Kukushkin, the lead author of the study, which appears in the journal Nature Communications.
The research sought to better understand if non-brain cells help with memory by borrowing from a long-established neurological property—the massed-spaced effect—which shows that we tend to retain information better when studied in spaced intervals rather than in a single, intensive session—better known as cramming for a test.
Badacz z Uniwersytetu Nowojorskiego podaje sygnały chemiczne komórkom nieneuronalnym hodowanym na płytce hodowlanej. Źródło: Nikolay Kukushkin
w Komunikacja przyrodnicza W ramach badań naukowcy powtórzyli proces uczenia się na przestrzeni czasu, badając w laboratorium dwa typy ludzkich komórek innych niż mózg (jedną z tkanki nerwowej i jedną z tkanki nerkowej) i wystawiając je na działanie różnych wzorców sygnałów chemicznych – tak jak komórki mózgowe są narażone na wzorce neuroprzekaźników, gdy uczymy się nowych informacji. W odpowiedzi komórki inne niż mózgowe uruchomiły „gen pamięci” – ten sam gen, który włączają komórki mózgowe, gdy wykryją wzór w informacji i restrukturyzują swoje połączenia w celu utworzenia wspomnień.
Śledzenie aktywacji genów pamięci
Aby monitorować proces zapamiętywania i uczenia się, naukowcy zmodyfikowali komórki inne niż mózgowe w celu wytworzenia świecącego białka, które wskazywało, kiedy gen pamięci jest włączony, a kiedy wyłączony.
Wyniki pokazały, że komórki te potrafią określić, kiedy impulsy chemiczne imitują wybuchy neuroprzekaźnik w mózgu, były powtarzane, a nie po prostu przedłużane – tak jak neurony w naszym mózgu mogą rejestrować, kiedy uczymy się z przerwami, zamiast wkuwać cały materiał za jednym razem. W szczególności, gdy impulsy były podawane w rozłożonych odstępach czasu, włączały „gen pamięci” silniej i na dłużej, niż w przypadku jednoczesnego podania tego samego leku.
„Odzwierciedla to efekt masowej przestrzeni w działaniu” – mówi Kukushkin, profesor kliniczny nauk przyrodniczych w Liberal Studies na Uniwersytecie Nowojorskim i pracownik naukowy w Centrum Nauk Neuralnych Uniwersytetu Nowojorskiego. „Pokazuje, że zdolność uczenia się na podstawie powtarzanych powtórzeń nie jest wyłącznie cechą komórek mózgowych, ale w rzeczywistości może być podstawową właściwością wszystkich komórek”.
Naukowcy dodają, że odkrycie nie tylko oferuje nowe sposoby badania pamięci, ale także wskazuje na potencjalne korzyści zdrowotne.
„To odkrycie otwiera nowe drzwi do zrozumienia działania pamięci i może prowadzić do lepszych sposobów usprawniania uczenia się i leczenia problemów z pamięcią” – zauważa Kukushkin. „Jednocześnie sugeruje to, że w przyszłości będziemy musieli traktować nasze ciało bardziej jak mózg — na przykład zastanówmy się, co nasza trzustka pamięta na temat schematu naszych poprzednich posiłków, aby utrzymać prawidłowy poziom glukozy we krwi, lub zastanówmy się, co komórka nowotworowa pamięta o schemacie chemioterapii.”
Odniesienie: „Efekt uczenia się z masową przestrzenią w nieneuronowych komórkach ludzkich”, NV Kukushkin, RE Carney, T. Tabassum i TJ Carew, 7 listopada 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-53922-x
Prace nadzorowali wspólnie Kukushkin i Thomas Carew, profesor w Center for Neural Science na Uniwersytecie Nowojorskim. Autorami badania byli także Tasnim Tabassum, badacz z Uniwersytetu Nowojorskiego, i Robert Carney, pracownik naukowy na Uniwersytecie Nowojorskim w czasie badania.
Badania te zostały wsparte grantem Fundacji im Narodowe Instytuty Zdrowia (R01-MH120300-01A1).
