Mózg jest najbardziej złożonym materiałem biologicznym i ewoluował przez setki milionów lat, od prostych sieci neuronowych, wykonujących proste wyuczone zachowania, takie jak unikanie niebezpiecznych sytuacji w celu poprawy wskaźnika przeżycia. Istotna rola dla wspomnień jest kluczowa dla przetrwania, więc to rozumie się samo przez się, że konstelacja oddziałujących komórek, które tworzą engramy pamięci musi iść dobrze z powrotem wzdłuż ewolucyjnej skali czasu.

Jednakże dominujący dogmat dzisiaj jest to, że wspomnienia są tworzone w hipokampie i później przechowywane w korze mózgowej. Ten ograniczony pogląd nie bierze pod uwagę innych struktur mózgu, zwłaszcza ewolucyjnie starszych struktur mózgu, wykonujących dynamiczną reorganizację anatomicznych i funkcjonalnych obwodów do formowania i przechowywania wspomnień.

W niedawnym badaniu opublikowanym w Journal Neuron, międzynarodowy interdyscyplinarny zespół, kierowany przez badacza Ikerbasque Mazahir T. Hasan, uzasadnił, że pamięć „engram” lub „ślad” może być utworzona i zachowana również w ewolucyjnie starej strukturze mózgu, takiej jak podwzgórze. Naukowcy namierzyli specyficzne typy komórek w podwzgórzu, a mianowicie neurony produkujące oksytocynę – neuropeptyd, który kontroluje różne emocjonalne funkcje mózgu, w tym strach.

Zespół opracował nowatorską metodę genetyczną do selektywnego znakowania neuronów oksytocyny, które są rekrutowane podczas uczenia się, tworzenia i odzyskiwania pamięci. Używając tej techniki, autorzy odkryli, że rzeczywiście specyficzne dla kontekstu engramy są tworzone i zachowywane w obwodach podwzgórza, a perturbacje tych engramów drastycznie wpływają na wspomnienia strachu.

Ten wniosek pochodził z eksperymentów, w których autorzy przemycili do podwzgórza przełączniki genetyczne zaprojektowane do selektywnego „tagowania” neuronów oksytocynowych aktywowanych podczas odzyskiwania strachu. Te „oznakowane” komórki zostały genetycznie obciążone wirusami zawierającymi zmodyfikowane białka, aby manipulować aktywnością neuronów albo poprzez stymulację niebieskim światłem w celu aktywacji oznakowanych komórek (zwaną optogenetyką), albo poprzez dostarczenie syntetycznej substancji chemicznej w celu wyciszenia tych neuronów (zwaną chemogenetyką). Kiedy badacze aktywowali te oznaczone komórki, zwierzęta, które nauczyły się zamrażać w niebezpiecznym środowisku, zaczęły się poruszać; w zasadzie ekspresja strachu była zablokowana tak długo, jak długo neurony były aktywowane. Kiedy niebieskie światło zostało wyłączone, ekspresja strachu powróciła. Pokazuje to, że oznakowane komórki „zawierają wiedzę” o strachu. Następnie autorzy przeprowadzili eksperyment odwrotny, wyciszając neurony engramu oksytocyny. Odkryli, że ten sam obwód jest również potrzebny do wymazania strachu w procesie zwanym „ekstynkcją”. Co niezwykłe, komórki te ulegają ogromnej plastyczności, przechodząc od powolnej transmisji pośredniczonej przez neuropeptyd oksytocynę do szybkiej odpowiedzi przez szybką aktywującą transmisję glutaminianu.

To odkrycie jest „game-changer”, ponieważ wzywa do działania w celu zbadania engramów pamięci w różnych regionach mózgu, zarówno niższych, jak i wyższych struktur mózgowych. Poprzez zrozumienie anatomicznych i funkcjonalnych obwodów strachu, powinno być możliwe zaprojektowanie innowacyjnych strategii leczenia ludzkich chorób psychicznych, kiedy pamięć strachu staje się patologiczna, takich jak w zaburzeniach lęku ogólnego, a zwłaszcza stresu pourazowego.

Więcej informacji: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31104950