ID 'Memory Molecule' trong Nghiên cứu Ruồi ăn Quả
Phát hiện, được công bố trên tạp chí Biên giới trong mạch thần kinh, rất quan trọng vì phân tử có thể đại diện cho một mục tiêu mới cho các can thiệp điều trị để đảo ngược tình trạng mất trí nhớ.
Các nhà khoa học tại Đại học Bristol đã tìm cách hiểu rõ hơn về các cơ chế cho phép hình thành ký ức bằng cách nghiên cứu những thay đổi phân tử trong vùng hippocampus, một khu vực não liên quan rất nhiều đến việc học.
Các nhà nghiên cứu cho biết các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khả năng học hỏi và hình thành ký ức của chúng ta là do sự gia tăng giao tiếp qua khớp thần kinh được gọi là tiềm năng dài hạn, hoặc LTP. Sự giao tiếp này được bắt đầu thông qua một quá trình hóa học được kích hoạt bởi canxi đi vào các tế bào não và kích hoạt một enzym quan trọng được gọi là 'Ca2 + kinase đáp ứng' (CaMKII).
Khi protein này được kích hoạt bởi canxi, nó sẽ kích hoạt một công tắc trong hoạt động của chính nó cho phép nó vẫn hoạt động ngay cả khi canxi đã hết. Khả năng đặc biệt này của CaMKII để duy trì hoạt động của chính nó đã được gọi là “công tắc bộ nhớ phân tử”.
Cho đến nay, câu hỏi vẫn còn đó là điều gì kích hoạt quá trình hóa học này trong não của chúng ta, cho phép chúng ta học hỏi và hình thành ký ức dài hạn.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm sử dụng ruồi giấm thông thường (Drosophila) để phân tích và xác định các cơ chế phân tử đằng sau công tắc này. Sử dụng các kỹ thuật di truyền phân tử tiên tiến cho phép họ tạm thời ức chế trí nhớ của ruồi, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định một gen gọi là CASK là phân tử tiếp hợp điều chỉnh “công tắc bộ nhớ” này.
Tiến sĩ James Hodge, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Ruồi giấm tương thích đáng kể cho loại nghiên cứu này vì chúng có chức năng tế bào thần kinh và phản ứng thần kinh tương tự như con người. Mặc dù nhỏ nhưng chúng rất thông minh - chẳng hạn, chúng có thể đáp xuống trần nhà và phát hiện ra rằng trái cây trong bát trái cây của bạn đã rụng trước khi bạn có thể. "
“Trong các thí nghiệm, chúng tôi đã kiểm tra khả năng học tập và ghi nhớ của ruồi, liên quan đến hai mùi xuất hiện với ruồi và một mùi liên quan đến một cú sốc nhẹ, chúng tôi nhận thấy rằng khoảng 90% có thể học được lựa chọn chính xác và ghi nhớ để tránh mùi liên quan đến cú sốc.
“Năm bài học về mùi hôi kèm theo sự trừng phạt khiến con ruồi nhớ phải tránh mùi hôi đó từ 24 giờ đến một tuần, một thời gian dài đối với một loài côn trùng chỉ sống được vài tháng”.
Bằng cách xác định chức năng của các phân tử quan trọng này, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng những con ruồi thiếu các gen này cho thấy sự hình thành trí nhớ bị gián đoạn. Trong các bài kiểm tra trí nhớ lặp lại, những người thiếu các gen quan trọng này được chứng minh là không có khả năng nhớ 3 giờ (trí nhớ trung hạn) và 24 giờ (trí nhớ dài hạn) mặc dù khả năng học tập ban đầu hoặc trí nhớ ngắn hạn của họ không bị ảnh hưởng.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã đưa một bản sao của gen CASK của người - 80% giống với gen CASK của ruồi - vào bộ gen của một con ruồi hoàn toàn không có gen CASK của chính nó và do đó thường không thể nhớ được. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những con ruồi có bản sao gen CASK của con người có thể nhớ như một con ruồi hoang dã bình thường.
Hodge, từ Trường Sinh lý và Dược học của trường đại học, cho biết: “Nghiên cứu về trí nhớ đặc biệt quan trọng vì nó mang lại cho chúng ta cảm giác về bản sắc của chúng ta, và sự thiếu hụt trong học tập và trí nhớ xảy ra trong nhiều bệnh tật, chấn thương và trong quá trình lão hóa.”
“Việc CASK kiểm soát công tắc bộ nhớ phân tử CaMKII rõ ràng là một bước quan trọng trong cách ký ức được ghi vào các tế bào thần kinh trong não. Những phát hiện này không chỉ mở đường cho việc phát triển các liệu pháp mới giúp đảo ngược tác động của việc mất trí nhớ mà còn chứng minh tính tương thích của Drosophila để mô hình hóa các bệnh này trong phòng thí nghiệm và sàng lọc các loại thuốc mới để điều trị các bệnh này.
“Hơn nữa, công trình này cung cấp một cái nhìn sâu sắc quan trọng về cách bộ não đã phát triển khả năng thu nhận và lưu trữ thông tin khổng lồ của chúng.”
Nguồn: Đại học Bristol
