کشف یک آنزیم کلیدی که حذف آن می‌تواند موجب تقویت حافظه در سنین بالا شود!

محققان دانشگاه پنسیلوانیا دریافتند که مسدود کردن آنزیم HDAC3 می‌تواند به‌روزرسانی حافظه را در موش‌های مسن بهبود بخشد و به طور بالقوه روش‌های درمانی جدیدی برای کاهش عملکرد شناختی مرتبط با افزایش سن و اختلالات حافظه مانند بیماری آلزایمر فراهم آورد.

با افزایش سن، گاه‌به‌گاه دچار فراموشی‌هایی می‌شویم. اما این مسئله تنها به یادآوری اطلاعات جدید محدود نمی‌شود؛ بزرگسالان مسن‌تر همچنین در به‌روزرسانی خاطرات موجود هنگام مواجهه با جزئیات جدید نیز دچار مشکل می‌شوند. با این حال، اطلاعات کمی درباره مکانیزم‌های به‌روزرسانی حافظه و چگونگی اختلال آن‌ها با افزایش سن وجود دارد.

تیمی از محققان در دانشگاه پنسیلوانیا به‌تازگی موفق به شناسایی آنزیمی شده‌اند که اختلالات مرتبط با افزایش سن در به‌روزرسانی حافظه را افزایش می‌دهد. اگر تولید این آنزیم در موش‌های مسن مسدود کنیم، آن‌ها می‌توانند اطلاعات جدید را بهتر ثبت کرده و عملکردی مشابه با موش‌های جوان‌تر داشته باشند. محققان بیان کردند این یافته‌ها که در مجله Frontiers in Molecular Neuroscience منتشر شده است، ممکن است به توسعه مسیرهای درمانی جدید برای بهبود انعطاف‌پذیری شناختی در سنین بالا منجر شود.

جانین کواپیس، استادیار زیست‌شناسی و نویسنده ارشد این مقاله، اظهار داشت:

درک آنچه در سطح مولکولی در طول به‌روزرسانی حافظه اتفاق می‌افتد بسیار مهم است، زیرا اکثر خاطرات ما در طول زمان به‌روز می‌شوند. ما به‌طور مداوم داده‌های جدید را به چیزهایی که از قبل می‌دانستیم اضافه کرده و خاطرات موجود را اصلاح می‌کنیم. اما هیچ‌کس دقیقاً بررسی نکرده است که آیا مکانیزم‌های مربوط تشکیل و به‌روزرسانی حافظه یکسان هستند یا اینکه به‌روزرسانی حافظه فرآیندی جداگانه است. مطالعه‌ی ما گامی به سوی فهم این مسئله است.

علم تثبیت و به‌روزرسانی حافظه

هنگامی که یک حافظه شکل می‌گیرد، مغز با استفاده از فرآیندی به نام تثبیت، خود را از نو به‌گونه‌ای بنا می‌کند تا آن حافظه را در جای خود نگه دارد. سلول‌ها در این فرآیند، پروتئین‌هایی را در سیناپس‌ها (شکاف بین نورون‌ها که ارتباط بین سلول‌های عصبی را ممکن می‌سازد) ایجاد می‌کنند و سلول‌هایی را که هنگام شکل‌گیری حافظه فعال می‌شوند، به هم پیوند می‌دهند. هنگامی که حافظه یادآوری می‌شود، آن سلول‌ها به‌طور همزمان با هم روشن می‌شوند.

وقتی اطلاعات جدیدی در مورد یک خاطره به ما ارائه می‌شود، خاطره‌ی موجود باید از فضای ذخیره‌سازی بیرون کشیده شده و تضعیف شود تا آماده دریافت اطلاعات جدید باشد. پس از یادگیری اطلاعات جدید و قرار گیری نورون‌ها در یک ترکیب جدید، خاطره به‌روزرسانی‌شده، دوباره تثبیت می‌شود و در حافظه ذخیره می‌گردد. کواپیس یادآور شد این فرآیند که تثبیت مجدد نامیده می‌شود، با افزایش سن دیگر به‌طور کاملا موثر اتفاق نمی‌افتد.

در این مطالعه، تیم تحقیقاتی قصد داشت بفهمد چرا به‌روزرسانی خاطرات با پیری طبیعی دشوارتر می‌شود. اگر آن‌ها بتوانند بیان ژنی را در طول تثبیت مجدد افزایش دهند، آیا به‌روزرسانی حافظه تقویت خواهد شد؟

برای آزمایش این فرضیه، محققان هیستون داستیلاز 3 (HDAC3)، آنزیمی که رونویسی ژن را تنظیم می‌کند و فرآیند کپی‌برداری از DNA به RNA را که در نهایت منجر به ساخت یک پروتئین کاربردی می‌شود، مسدود کردند. در گذشته مشخص شده بود که HDAC3 بر تشکیل حافظه و بیان ژنی در طول دوره‌ی تثبیت تأثیر منفی می‌گذارد، اما نقش آن در تثبیت مجدد حافظه تاکنون مطالعه نشده بود.

چاد اسمیز، دانشجوی دکترای زیست‌شناسی و اولین نویسنده مقاله، بیان کرد:

HDAC3 به طور معمول کروماتین (مجموعه‌ای از DNA و پروتئین‌ها) را مستحکم‌تر کرده و رونویسی را دشوار می‌سازد. اگر این فعالیت آنزیمی را متوقف کنیم، ممکن است به حفظ یک حالت بازتر کروماتین و بهبود بیان ژنی کمک کند.

هنگامی که HDAC3 در مرحله تثبیت مجدد حافظه مسدود شد، نقص‌های معمول مرتبط با سن در به‌روزرسانی حافظه از بین رفتند. موش‌های مسن‌تر عملکردی مشابه با موش‌های جوان‌تر در طول یک تمرین به‌روزرسانی حافظه نشان دادند.

روش‌ها و مفاهیم تجربی

این تیم از روشی به نام پارادایم “اشیاء در مکان‌های به‌روز” استفاده کردند که توسط کواپیس به‌طور خاص برای آزمایش به‌روزرسانی حافظه توسعه داده شده است. این روش شامل سه مرحله است: یک جلسه آموزشی که در آن موش‌ها مکان دو گروه از اشیاء یکسان را یاد می‌گیرند، یک جلسه به‌روزرسانی که در آن یکی از اشیاء به مکان جدیدی منتقل می‌شود، و یک جلسه آزمون که در آن اشیاء در چهار مکان جداگانه قرار می‌گیرند، دو مکان اصلی آموزش، مکان به‌روزرسانی‌شده و یک مکان کاملاً جدید.

اسمیز اظهار داشت:

موش‌ها چیزهای جدید را دوست دارند، بنابراین اگر حافظه خوبی از جلسه آموزشی و به‌روزرسانی در خاطر داشته باشند، مکان شیء جدید را بیشتر کاوش می‌کنند. اما اگر حافظه ضعیفی داشته باشند، تمایل دارند مکان‌های آموخته‌شده قبلی را به همان اندازه مکان جدید جست‌وجو کنند.

با شناسایی مکانیزم‌های مولکولی مانند HDAC3، تیم تحقیقاتی ابراز امیدواری کرد که خواهد توانست روش درمانی بالقوه‌ای برای بهبود انعطاف‌پذیری شناختی در سنین بالا ارائه دهد.

کواپیس گفت:

اگر این مکانیزم‌ها بتوانند حافظه را در سنین پیری بهبود بخشند، به‌صورت بالقوه خواهند توانست به درمان شرایطی مانند بیماری آلزایمر و زوال عقل نیز کمک کنند.

منبع: Scitechdaily