Icing Worms برای افزایش حافظه

ماحساسات، چه زودگذر یا طولانی مدت، اسرار مرموز مغز هستند. به درک حافظه کشیده شده است، اودید صحبت می کندزیست شناس مولکولی در دانشگاه تل آویو، مطالعات Caenorhabditis elegansحیوانات کوچک با تنها 302 نورون. سی الگانس ارگانیسم‌های مدل جذابی هستند زیرا خاطراتی را تشکیل می‌دهند – معمولاً خاطراتی که مربوط به بو هستند – که دو تا سه ساعت طول می‌کشد.

“چگونه حافظه خود را رمزگذاری می کنیم یک راز باقی مانده است، زیرا مغز ما بسیار پیچیده است، اما با سی الگانس شما واقعاً می توانید مکان حافظه و نحوه کدگذاری آن را تشخیص دهید.

مقداری نظریه های حافظه حکم می کند که فعالیت الکتریکی برای حفظ خاطرات ضروری است. با این حال، رچاوی تعجب کرد که آیا اگر آنها فعالیت الکتریکی را با قرار دادن کرم ها در معرض دمای سرد متوقف کنند، آیا این درست است؟¹ دانشجوی کارشناسی ارشد رچاوی در آن زمان دانا لندشافت برلینر دریافتند که کرم‌هایی که برای ایجاد یک بوهای منفی آموزش دیده‌اند، وقتی روی یخ قرار می‌گیرند، 8 برابر بیشتر حافظه خود را حفظ می‌کنند. این پدیده وحشتناک، در آنها گزارش شده است bioRxiv پیش چاپ، ذخیره و از بین رفتن حافظه را روشن می کند سی الگانس.²

برای اینکه ببینیم خنک شدن کرم ها چگونه بر روند فراموشی تأثیر می گذارد، Landschaft Berliner رشد کرد سی الگانس در دمای استاندارد 20 درجه سانتی گراد و آنها را با بوتانون، بویی که ذاتاً به آن جذب می شوند، مطبوع کرد، و به دنبال آن یک دوره کوتاه گرسنگی برای ایجاد یک ارتباط منفی ایجاد کرد. این کرم‌های حساس به سرما در حالی که روی یخ قرار می‌گرفتند تا 16 ساعت حافظه بوی خود را حفظ کردند. در ظرفی حاوی بوتانون و بوی نامربوط، بنزآلدئید، کرم‌ها از طرف بوتانون به هم خوردند. با این حال، زمانی که به دمای اتاق بازگشتند، خاطرات آنها به سرعت محو شد.

تیم ریچاوی این سوال را مطرح کردند که آیا قرار دادن فوری روی یخ، که باعث حفظ حافظه طولانی مدت می شود، برای کرم های مقاوم به سرما صادق است یا خیر. کرم‌هایی که در دمای 15 درجه سانتی‌گراد پرورش یافتند و به مدت سه ساعت روی یخ قرار گرفتند نتوانستند چسبندگی خود را حفظ کنند و جذب بوتانون شدند. وقتی تیم دو ساعت قبل از تمرین، کرم‌هایی را که در دمای 15 درجه سانتی‌گراد به 20 درجه سانتی‌گراد پرورش داده بودند، منتقل کردند، کرم‌ها به سرما حساس شدند و فراموشی دیرهنگام نشان دادند، که نشان می‌دهد این فرآیند از نظر بیولوژیکی تنظیم می‌شود.

“یکی از قابل توجه ترین چیزها [in this work] این است که چگونه تغییر حالت هموستاتیک پایه کرم می تواند این ماشین فراموش کننده را دوباره سیم کشی کند.” راشل آریمتخصص مغز و اعصاب در کالج پزشکی بیلور، که در این مطالعه شرکت نداشت.

رچاوی و تیمش سپس ژن‌هایی را که بر این تفاوت‌ها بین کرم‌های حساس به سرما و مقاوم به سرما حاکم است، بررسی کردند. آنها با استفاده از توالی یابی RNA، چندین ژن متمایزکننده را در مسیر دی اسیل گلیسرول (DAG) شناسایی کردند که به تنظیم فرآیندهای سلولی مرتبط با حافظه و یادگیری معروف است. برای آزمایش نقش DAG در فراموشی تاخیری، تیم بر روی دی اسیل گلیسرول کیناز، که واسطه کاهش سطوح DAG و آلل آن است، تمرکز کردند.dgk-1). کرم های جهش یافته گم شده اند dgk-1 به سرعت ارتباط منفی روی یخ را فراموش کرد و به سمت بوتانون صفحه برگشت. به طور مشابه، افزودن کرم‌های غیرجهش‌یافته روی یخ با DAG مانع افزایش حفظ حافظه شد.

رچاوی سپس می خواست اثر لیتیوم را به دلیل توانایی آن در ایجاد اختلال در عملکرد نورون های حسی که تنظیم می کنند، مطالعه کند. مقاومت در برابر سرما و آنزیمی را که یک پیش ساز DAG می سازد مهار می کند.³ کرم هایی که یک شبه قبل از تمرین بویایی در معرض لیتیوم قرار گرفتند، حافظه خود را در دمای اتاق حفظ کردند، در حالی که کرم های درمان نشده این کار را نکردند. آنها همچنین آزمایش کردند که آیا فراموشی تاخیری لیتیوم به سطوح DAG بستگی دارد یا خیر. dgk-1 افزایش سطح DAG جهش یافته اثرات دارو را سرکوب کرد.

توالی یابی RNA بعدی یک شباهت کلیدی را بین تیمار یخ و لیتیوم نشان داد: کاهش سطح DAG. محققان DAG را یک “سوئیچ فراموشی” داخلی می نامند زیرا می توان آن را با دمای سرد و لیتیوم برای تنظیم از دست دادن حافظه دستکاری کرد. آری خاطرنشان کرد: «واقعاً فوق‌العاده بود که آنها این تعامل را با تغییرات مولکولی مانند سیگنال‌دهی دی‌اسیل گلیسرول و شکستن لایه‌های این فرآیند پیچیده مرتبط کردند.»

رچاوی فکر کرد: «چرا کرم ها فراموش می کنند وقتی کاملاً قادر به یادآوری هستند؟» ما می بینیم که آنها می توانند آن را تا حدودی کنترل کنند، بنابراین شاید طول حافظه با چیزی در محیط تنظیم شده باشد، تیم رچاوی قصد دارد مکانیسم این پدیده حافظه را در سایر موجودات، مانند تاردگرادها، بررسی کند. که می تواند حتی در دماهای پایین تر زنده بماند.

منابع

1. Heb DO. سازماندهی رفتار: یک نظریه عصب روانشناختی. انتشارات روانشناسی; 2002
2. Landschaft Berliner D و همکاران. مکانیزمی قابل تنظیم و دارو برای به تاخیر انداختن فراموشی خاطرات بویایی سی الگانس. bioRxiv. منتشر شده آنلاین 3 آوریل 2024. 2024: 04.03.587909.
3. Ohta A، و همکاران. نورون های حساس به نور و فرمون، عادت به سرما را از طریق سیگنال دهی انسولین تنظیم می کنند Caenorhabditis elegans. Nat Commun. 2014; 5: 4412.