Aufzeigen, wie die Zellen regulieren bleibende Erinnerungen

Das Gehirn hat ein Händchen für die Aufbewahrung unserer wertvollsten Erinnerungen, vom ersten Kuss bis ein Kind die Geburt. In einer neuen Studie in der Maus Zellen, Columbia Neurowissenschaftler zugeordnet haben einige der molekularen Maschinerie, die hilft, das Gehirn zu pflegen, diese Art von Langzeit-Erinnerungen. Durch die Beobachtung der Aktivität von Nervenzellen des Gehirns, genannt Neuronen, die extrahiert wurden, aus dem Gehirn das Gedächtnis-Zentrum, die Forscher beschrieben, wie das protein CPEB3 Primzahlen Nervenzellen speichern auch Erinnerungen, die den test der Zeit stehen.

Diese Ergebnisse, heute veröffentlicht in den Verfahren der National Academy of Sciences, bieten eine nie-vor-gesehen-Ansicht in eine von das Gehirn am meisten Universelle und grundlegende zelluläre Funktionen. Zeigen Sie auch neue Ziele gegen neurodegenerative Krankheiten zeichnen sich durch den Verlust des Gedächtnisses, vor allem der Alzheimer-Krankheit.

„Erinnerung ist das, was macht uns, wer wir sind. Es durchdringt unser Leben und ist grundlegend für unsere Existenz“, sagt Eric Kandel, MD, Studie co-senior-Autor, ist codirector of Columbia ist Mortimer B. Zuckerman Mind-Gehirn-Verhalten-Instituts, ein Universitätsprofessor und ein Kavli Professor der Hirnforschung an der Columbia. „Aber im Kern, Speicher ist ein Biologischer Prozess, nicht anders als ein Herzschlag. Mit der heutigen Studie, die wir haben, werfen ein neues Licht auf die molekularen Grundlagen hinter unser Gehirn die Fähigkeit, zu halten und zu erinnern, Erinnerungen, die im Laufe unseres Lebens.“

Alle Erinnerungen, auch flüchtige, sind gemacht, wenn die kleinen Zweige, die sogenannten Axone, die sich aus Neuronen, miteinander zu verbinden. Diese Verbindungspunkte, die man Synapsen nennt, sind wie Händeschütteln: Sie können stark oder schwach sein. Wenn Sie abschwächen, sind die Erinnerungen verschwinden. Aber wenn Sie Sie zu stärken, Erinnerungen können den test der Zeit stehen. Verstärkung einer synapse, Forscher kürzlich berichtet, führt zu einer beobachtbaren änderung der Neuronen Anatomie.

Im Jahr 2015, Dr. Kandel und seine Mitarbeiter identifizierten ein protein in der Maus, CPEB3, das spielt eine entscheidende Rolle in diesem anatomischen Veränderungen. Sie fanden heraus, dass CPEB3 ist vorhanden, das Gehirn an die Synapsen, wenn Erinnerungen gebildet werden und erinnert werden. Wenn die Forscher verhindert Mäuse machen CPEB3, die Tiere könnten eine neue form der Erinnerung, aber konnte nicht halten Sie es intakt.

„Ohne CPEB3, die synaptischen verbindungen zusammengebrochen und die Erinnerung verblasst“, sagte Luana Fioriti, Ph. D., Laborleiter am Mario Negri Institut für Pharmakologische Forschung, Assistant-Spendenmarathon Wissenschaftler in Dulbecco ‚ Telethon Institute in Mailand, Italien und adjunct associate research scientist Auszeit in Kandel lab. Dr. Fioriti ist das Papier co-senior-Autor. „Die Entdeckung CPEB3 präzise Funktion innerhalb der Neuronen war der Anstoß für die aktuelle Studie.“

Innerhalb des hippocampus des Gehirns memory center, CPEB3 produziert wird in regelmäßigen Abständen im inneren der Zentren der Neuronen. In der heutigen Studie, die die Columbia-team gefunden, dass, sobald CPEB3 produziert wird übertragen auf P stellen, isolation Kammern, die halten CPEB3 ruhend und bereit für den Einsatz.

„P-bodies nicht über eine physische Barriere, wie eine Membran, enthalten CPEB3“, sagte Lenzie Ford, Ph. D., ein Postdoc-Wissenschaftler in der Kandel-Labor und das Papier ist Erster co-Autor. „Stattdessen P-Körper sind dichter als Ihre Umgebung. Dieser Unterschied in der Dichte hält P stellen zusammen, die Schaffung einer Art von biophysikalischen Kraftfeld hält CPEB3 enthalten innen und Weg von den anderen teilen der Zelle.“

Einmal beladen mit ruhenden CPEB3, fanden die Forscher, P Körper verlassen eines neuron-Zentrum und Folgen Sie der seine äste in Richtung der Synapsen. Wenn ein Tier hat eine Erfahrung, und beginnt eine Erinnerung, die P-Körper auflösen. CPEB3 ist veröffentlicht in Synapsen zu schaffen, dass der Speicher. Im Laufe der Zeit, als mehr CPEB3 freigegeben wird, diese Synapsen zu stärken. Dies verändert die Neuronen Anatomie und, als Folge, stabilisiert das Gedächtnis.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die zentrale Rolle, die die protein-Synthese spielt in der Erhaltung der Erinnerung,“ sagte Dr. Kandel, ein Howard Hughes Medical Institute Investigator, deren bahnbrechende arbeiten über die molekulare basis des Gedächtnisses brachte ihm 2000 den Nobelpreis in Physiologie oder Medizin. „Und während es werden wahrscheinlich zusätzliche Prozesse, die wir noch zu entdecken, diese Studie, welche integriert state-of-the-art-biochemische, genetische und Mikroskopie-tools, zeigt eine elegante biologischen Mechanismus der Erinnerung in unübertroffener detail.“

Jenseits dessen, was diese Forschung zeigt,, über das Gedächtnis, sondern bietet auch Einblicke in neurodegenerative Krankheiten zeichnen sich durch den Verlust des Gedächtnisses. Wegen CPEB3 ist gezeigt, wie wichtig im Speicher, und da eine version von CPEB3 ist auch in das menschliche Gehirn, dieses protein stellt einen zukunftsträchtigen Schwerpunkt.

„Die Wissenschaft, wie sich Synapsen bilden und sind gestärkt im Laufe der Zeit ist wichtig für die Entschlüsselung von jeder Störung in die Synapsen—und die Erinnerungen mit Ihnen verbunden sind—abbauen und sterben, wie Alzheimer-Krankheit,“ sagte Dr. Fioriti. „Durch die Fortsetzung zu bauen, dieses Verständnis, wir könnten eines Tages die Entwicklung von nützlichen Methoden zur Steigerung CPEB3 in einer Weise, die verhindert, dass der synaptischen Abbau, und verlangsamt so den Verlust des Gedächtnisses.“

Ein weiterer Schwerpunkt, nach dem Columbia-team, bezieht sich auf das protein SUMO, die das team fand auch eine zentrale Rolle in diesem Prozess.