Pamięć zapisana w gwiazdach - U. Skupio
I nagroda w Konkursie na Artykuł Popularnonaukowy dla Młodych Naukowców IF PAN
Starożytni Majowie analizowali gwiazdy, wierząc, że mogą one znacząco
wpływać na nasze zachowanie i emocje. Ponad 1000 lat później, naukowcy
powrócili do tego zagadnienia, jednak gwiazdy, którym przyglądają się
badacze znajdują się nie w kosmosie, ale w naszych własnych mózgach.
Zespół Zakładu Neurofarmakologii Molekularnej Instytutu Farmakologii PAN zajmuje się, między innymi, badaniem neurobiologicznych mechanizmów, za pośrednictwem których stres wpływa na procesy uczenia się i pamięci. Hormony uwalniane w odpowiedzi na stres, za pomocą wiązania się do wyspecjalizowanych białek - receptorów glukokortykoidowych, pomagają organizmowi zmobilizować energię, aby sprostać trudnej sytuacji. Nasze wyniki pokazały, że hormony te silnie aktywują całą gamę zmian molekularnych w astrocytach, co zasugerowało, że te komórki mogą pełnić ważną rolę w procesach związanych z reakcją stresową. Aby to zbadać, wygenerowaliśmy zwierzęta genetycznie pozbawione receptora glukokortykoidowego w astrocytach. U tych zwierząt, hormony stresu mogą wywołać zmiany w neuronach i pozostałych komórkach mózgu, ale nie w astrocytach. W ten sposób mogliśmy zaobserwować jakie jest znaczenie astrocytów w uczeniu się i zapamiętywaniu w warunkach stresu. Nasze wyniki ujawniły, że zwierzęta pozbawione astrocytarnego receptora glukokortykoidowego wykazały znaczne osłabienie pamięci związanej ze stresem w porównaniu do zwierząt kontrolnych. Jak to możliwe? Astrocyty zaopatrują neurony w substraty energetyczne niezbędne do wytworzenia sieci połączeń o długotrwale wzmocnionym przewodnictwie synaptycznym, co jest podstawą uczenia się i pamięci. Kiedy nie jest zbyt intensywny, stres usprawnia te procesy. Nasze badania pokazały, że hormony stresu dają astrocytom swego rodzaju „sygnał”, że zwiększa się zapotrzebowanie energetyczne. Wówczas komórki te produkują i uwalniają substancje, które dostarczają neuronom energii, aby te mogły dłużej przekazywać sobie informacje, w ten sposób usprawniając zapamiętywanie (Rys.2). Podsumowując, nasze badania pokazały, że powstawanie śladów pamięciowych w dużym stopniu jest regulowane przez działanie astrocytów.
Zidentyfikowane w ostatnich latach funkcje astrocytów spowodowały zmianę naszego myślenia o działaniu mózgu. We współczesnej neurobiologii powszechnie uznawana jest koncepcja synapsy trójdzielnej. Taka synapsa to nie tylko miejsce, w którym kontaktują się dwa neurony, ale także miejsce, w którym informacja z sieci neuronalnej jest przetwarzana przez astrocyty, które z powrotem wydzielają substancje wpływające na transmisję synaptyczną. W mózgu nieustannie toczy się ten swoisty dialog pomiędzy neuronami i astrocytami, jednak wciąż jesteśmy w początkowej fazie poznania dokładnych mechanizmów, dzięki którym astrocyty wpływają na synapsy, sieci neuronów, a w efekcie także na zachowanie.
Tertil M, Skupio U, Barut J, Wawrzczak-Bargiela A, Golda S, Soltys Z, Kudla L, Wiktorowska L, Szklarczyk-Smolana K, Korostynski M, Przewlocki R, Slezak M. Glucocorticoid receptor signaling in astrocytes is required for aversive memory formation. Translational Psychiatry 8(1): 255.
Skupio U, Tertil M, Barut J, Korostynski M, Golda S, Kudla L, Wiktorowska L, Sowa JE, Siwiec M, Bobula B, Pels K, Tokarski K, Hess G, Ruszczycki B, Wilczynski G, Przewlocki R. Astroglial glucocorticoid receptor modulates reward memory via local regulation of lactate release (praca w recenzji).
