Az agy működésének megértése folyamatosan fejlődik, és egy friss japán kutatás meglepő felfedezést tett az érzelmi emlékek stabilizálásának mechanizmusáról. A hagyományos nézettel ellentétben nem az idegsejtek (neuronok), hanem az asztrociták – egy speciális gliasejt-típus – játszanak kulcsszerepet abban, hogy az érzelmileg intenzív élmények hosszú távon megmaradjanak.
Miért csak bizonyos emlékeink maradnak meg?
A RIKEN Agykutató Központ (Japán) Jun Nagai vezetésével végzett tanulmánya arra kereste a választ, hogy miért tudunk csak egyes múltbéli eseményeket felidézni. A kutatás eredményei szerint az asztrociták azok a sejtek, amelyek biológiailag „megjelölik” magukat egy érzelmileg erős élmény után, és később újra aktiválódnak a memória felidézésekor, ezzel stabilizálva azt.
Az asztrociták – több mint támasztó sejtek
Hagyományosan az asztrocitákat az agy támogató sejtjeiként tartották számon, amelyek főként a neuronok működését segítik. Azonban a neuronokban található memórianyomok (engramok) önmagukban nem magyarázzák meg a hosszú távú memória stabilitását. Jun Nagai és csapata ezért az asztrocitákra fókuszált.
A kutatás módszertana és főbb eredményei
A kutatók egy új fluoreszcens jelölő rendszert fejlesztettek ki, amely képes volt kizárólag az aktív Fos fehérjét termelő asztrocitákat megjelölni egy adott időszakban, anélkül, hogy a neuronokat jelölné. Ez lehetővé tette számukra, hogy nyomon kövessék az asztrociták aktivitását tanulás és memóriafelidézés során.
- Félelemhez kötött tanulás: Az egereket megtanították összekapcsolni egy ketrecet egy kellemetlen élménnyel.
- Memóriafelidézés: Néhány nappal később visszatérve ugyanabba a ketrecbe, megfigyelték az állatok reakcióját és az asztrociták aktivitását.
- Kiemelkedő megfigyelés: Az asztrociták Fos aktivitása csak a memória felidézésekor volt jelentős, nem pedig a tanulás során.
Az adrenoreceptorok szerepe – biológiai „címkézés”
A kutatók felfedezték, hogy az érzelmileg intenzív esemény után bizonyos asztrociták elkezdik termelni az alfa- és béta-adrenoreceptorokat. Ezek a receptorok érzékenyek a noradrenalin nevű neurotranszmitterre, amely kulcsszerepet játszik a stressz- és félelemreakciókban.
Ezek az adrenoreceptorok olyan „címkékként” működnek, amelyek megjelölik azokat az asztrocitákat, melyeknek később újra aktiválódniuk kell a memória felidézésekor. Így ezek a sejtek képesek integrálni a helyi neuronális engramok jeleit és a távoli noradrenergikus bemeneteket.
A kísérletek igazolják: blokkolás vagy túlaktiválás hatása
- Blokkolás: Amikor gátolták ezen Fos⁺ asztrociták jelátvitelét felidézéskor, az egerek memóriája instabillá vált, és nem mutattak emlékezésre utaló viselkedést.
- Túlaktiválás: Ha kényszerítették ezen asztrociták aktivációját, akkor még enyhén kellemetlen élményeket is erősen félelmetesnek idéztek fel, sőt általánosították ezt más ketrecekre is, ahol nem történt semmi rossz.
Klinikai jelentőség: új terápiás lehetőségek PTSD-re és traumára
Jun Nagai szerint ez a felfedezés segíthet jobban megérteni a poszttraumás stressz zavar (PTSD) és más trauma-alapú rendellenességek hátterét. Ezekben az esetekben az érzelmileg intenzív emlékek kórosan fennmaradnak vagy túlzottan aktiválódnak hasonló ingerek hatására.
A jövőben célzottan lehet majd befolyásolni az asztrocita-aktivitást úgy, hogy finoman csillapítsuk a traumatikus emlékek érzelmi hatását anélkül, hogy más fontos emlékeket törölnénk vagy károsítanánk.
További perspektívák: mesterséges intelligencia inspirációja
Nagai kiemelte azt is, hogy ez a „asztrocita-címkézés” mechanizmus inspirációt adhat mesterséges intelligencia (AI) rendszerek fejlesztéséhez. Jelenleg sok AI modell energiaigényes és nagy mennyiségű adatot igényel. Az asztrocitákhoz hasonlóan hatékonyabb memóriaszűrési mechanizmusokat alkalmazva energiatakarékosabb és kontextusérzékenyebb rendszereket alkothatunk.
Kutatási irányok – mi várható a jövőben?
A kutatócsoport következő célja annak feltárása lesz, hogyan válnak bizonyos asztrociták „alkalmassá” arra, hogy szabályozzák a memória stabilizálását. Emellett vizsgálni fogják azt is, hogy különböző típusú emlékeket lehet-e szelektíven elnyomni vagy erősíteni ezen sejtek manipulációjával.
Összegzés: Az asztrocita-ensemble mint többnapos memória-nyom
A Nature folyóiratban publikált tanulmány szerint (Nagai et al., 2023) az érzelmi élmény által kiváltott astrocytás engram egy többnapos nyomként működik. Ez lehetővé teszi, hogy ezek a sejtek ismételten aktiválódjanak és stabilizálják a labilis memóriát. A folyamat két lépcsőből áll:
- Első lépcső: Az érzelmi élmény indukálja az adrenoreceptorok fokozatos felszaporodását és lassú állapotváltozásokat az asztrocitákban.
- Második lépcső: A memória ismételt felidézésekor fokozott noradrenalin válaszreakciók aktiválják ezeket az asztrocitákat tovább erősítve a memóriát.
Ezzel párhuzamosan nő a Fos fehérje expressziója és olyan neuromodulátor molekulák termelődése is, mint például az IGFBP2. A farmakológiai vagy genetikai beavatkozásokkal módosítható ez a rendszer, ami befolyásolja mind a memória pontosságát, mind annak stabilitását.
Gyakran Ismételt Kérdések (GYIK)
- Milyen új szerepet találtak az asztrocitáknak?
- A kutatók felfedezték, hogy bizonyos asztrociták biológiailag megjelölődnek érzelmi élmény után adrenoreceptorokkal, majd újra aktiválódnak memóriafelidézéskor és stabilizálják azt.
- Hogyan tudják ezek az asztrociták felismerni mely emlékeket kell aktiválni?
- Az érzelmi intenzitás váltja ki bennük adrenoreceptorok termelődését, amelyek címkézik őket arra, hogy reagáljanak adott emlékek felidézésére.
- Milyen jelentősége van ennek a felfedezésnek?
- Ez egy nem-neuronális mechanizmust tár fel az emlékek tartósítására vonatkozóan és új terápiás lehetőségeket kínál PTSD kezelésére úgy, hogy finoman csökkenti a traumatikus emlékek érzelmi súlyát anélkül, hogy más emlékeket károsítana.
Forrás: https://neurosciencenews.com/astrocytes-emotional-memory-29815/