Nghiên cứu về chuột cung cấp thông tin chi tiết về bộ nhớ

Nghiên cứu mới nổi tiết lộ rằng bộ não của chúng ta ghi nhớ các sự kiện cụ thể thông qua những thay đổi vật lý trong khớp thần kinh, các kết nối nhỏ giữa các tế bào thần kinh.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Duke và Viện Khoa học Thần kinh Max Planck Florida cho biết việc khám phá ra các cơ chế phân tử mà những thay đổi này diễn ra thật bất ngờ.

Các nhà điều tra tin rằng phát hiện cũng có thể làm sáng tỏ cách một số bệnh phát triển, bao gồm một số dạng động kinh.

Nghiên cứu xuất hiện trực tuyến trên tạp chí Thiên nhiên.

“Chúng tôi đang bắt đầu khám phá một số bí ẩn về cả quá trình thu nhận ký ức trong não bình thường, cũng như cách một bộ não bình thường chuyển thành não động kinh,” James McNamara, MD, giáo sư tại khoa sinh học thần kinh và thần kinh học tại Đại học Duke.

Khi chúng ta có được một bộ nhớ mới, các kết nối hoặc khớp thần kinh, giữa một số bộ tế bào thần kinh nhất định sẽ tăng cường. Đặc biệt, phần cuối tiếp nhận của một cặp tế bào thần kinh này - bao gồm một hạt nhỏ gọi là cột sống - lớn hơn một chút.

Các nhà nghiên cứu từ lâu đã nghi ngờ rằng một thụ thể não gọi là TrkB có liên quan đến sự phát triển của gai khi chúng ta tìm hiểu, nhưng nghiên cứu mới xác nhận rằng thụ thể này thực sự rất quan trọng và nghiên cứu sâu hơn về cách nó hoạt động.

Các nhà điều tra cho biết các công nghệ mới đã hỗ trợ nghiên cứu khi họ sử dụng một cảm biến phân tử (mà họ đã phát triển) để theo dõi hoạt động của TrkB và kính hiển vi cho phép họ hình dung một cột sống duy nhất trong khu vực mô não chuột sống, tất cả đều theo thời gian thực.

Nhóm cũng có thể thêm một lượng nhỏ chất hóa học tín hiệu, glutamate, vào cột sống duy nhất để bắt chước những gì xảy ra trong quá trình học. Điều này làm cho các gai phát triển.

McNamara cho biết: “Bộ não chuột có khoảng 70 triệu tế bào thần kinh và hầu hết chúng đều có hàng nghìn gai nhọn. "Vì vậy, để có thể mô hình hóa và nghiên cứu các sự kiện xảy ra trong một cột sống trong một tế bào thần kinh đơn lẻ là điều đáng chú ý."

Nhóm phát hiện ra rằng nếu không có thụ thể TrkB, sự phát triển của cột sống không xảy ra để đáp ứng với hóa chất truyền tín hiệu.

Nhóm nghiên cứu nghi ngờ rằng một người chơi khác, yếu tố tăng trưởng thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF), có liên quan vì nó là chìa khóa phân tử để khóa TrkB.

Các nhà khoa học đã tạo ra một cảm biến phân tử cho BDNF và cho thấy rằng việc bắt chước tín hiệu liên quan đến việc học tập gây ra việc giải phóng BDNF từ đầu nhận của khớp thần kinh. Điều này gây ngạc nhiên vì thông thường cho rằng BDNF chỉ được giải phóng từ nơ-ron gửi chứ không phải nơ-ron nhận.

Thực tế là tế bào thần kinh tiếp nhận vừa phóng xạ BDNF vào khoảng trống giữa các tế bào thần kinh vừa cảm nhận nó là “cực kỳ độc đáo, về mặt sinh học,” đồng điều tra viên cấp cao Ryohei Yasuda cho biết. “Một khả năng là BDNF đang điều hòa một số tế bào xung quanh cùng một lúc. Chúng tôi muốn theo dõi để hiểu chính xác quy trình. ”

Mặc dù các thí nghiệm được tiến hành trên chuột, nhưng sự tương tác giữa TrkB và BDNF có thể rất quan trọng đối với khả năng học tập và trí nhớ ở người, McNamara nói.

Nguồn: Đại học Duke / ScienceDaily