Co dělá naší paměť dlouhodobou?  
Američtí mozkoví detektivové z Gladstone Institutes jsou přesvědčeni, že za naší schopností si poznané také zapamatovat, stojí přemísťování bílkoviny Arc. Píší o tom v nejnovějším čísle časopisu Nature Neuroscience.


 

Steve Finkbeiner, neurofyziolog:
„Hlavním regulátorem homeostatického škálovacího procesu je protein Arc“.
(Kredit: Gladstone Institutes)

Steve Finkbeiner je vedoucí kolektivu neurovědců bádajících v oblasti nervových synapsí. To jsou  specializované nervové uzly, které zpracovávají a přenášejí vzruchy mezi neurony. S většinou  synapsí již přicházíme na svět, protože vznikají v době raného vývoje mozku. Později o ně tak trochu jako o iluze, přicházíme. Některé se nám ale přece jen posilují a stávají se základem toho, čemu pak říkáme vzpomínky. Jde o riskantní proces a když se nám nároky na neurony a jejich synapse nedaří ukočírovat v patřičných mezích, vymstí se epileptickými záchvaty,....


Udržení jakéstakés rovnováhy tento proces má dosahovat něčím, co neuroodborníci začali nazývat „homeostatické škálování“. Jednotlivé neurony má posilovat při vytváření nových spojení (vzpomínek) a současně chránit, pokud by jim hrozilo, že by se pod přívalem vzruchů mohli „zavařit“.  První housle v tom má hrát  protein Arc (activity-regulated cytoskeleton-associated protein). Vědce tato souvislost napadla při pokusech na geneticky upravených myších, kterým tento protein chyběl. Byly schopny se něco nového naučit, ale druhý den si na to za nic na světě, nebyly schopny vzpomenout.  A protože se v průběhu učení Arc kumuluje v místě neuronových synapsí, vědci byli přesvědčeni, že  přítomnost této molekuly je tím havním, co dělá vzpomínku trvalou. Tak se to na školách nyní učí.  Ale zřejmě tomu je poněkud jinak. Omyl vyplul na povrch, když vědci své dřívější pokusy na myších a později i ty s buňkami kultivovanými na Petriho miskách, protáhli. Časově protáhli.  Při stimulaci neuronů se v synapsích  protein Arc začne hromadit, to ano, ale pak se většina proteinu Arc  přesouvá. A o tom se zatím prakticky nevědělo.  A kam, že se protein přesouvá? To je na tom asi to nejvíce překvapivé - do buněčného jádra!


 

Zvětšit obrázek
Kalifornští buněční fyziologové z Gladstone Institutes, patří k světové vědecké špičce. Shinya Yamanaka, Finkbeinerův ústavní kolega obdržel v loňském roce za přeprogramování buněk Nobelovu cenu za medicínu. (Kredit: Gladstone Institutes)

Proces uchování informace v našem mozku tedy ani zdaleka není tak jednoduchý, jak jsme si mysleli. Nejde o „prošlápnutí“ nějaké dráhy, která se upevní v příslušném uzlu vytvořením a navázáním proteinu Arc v místě synapse. Tím to totiž nekončí. Vše je poněkud složitější a místo jednoho procesu tu máme hned tři. První musí zajistit tvorbu proteinu ve styčném uzlu. Druhý se musí postarat o převod proteinu do buněčného jádra a třetí musí dbát na to, aby se přestěhovaný protein v jádře také udržel. To vše jistě začne být nyní předmětem dalšího studia.      

Zvětšit obrázek
Jakmile si pokusné zvíře po přemístění do jiného prostředí začne vytvářet nové synapse, upevňování poznatků se v neuronech hipokampu odrazí ve zvýšené expresi proteinu Arc. (Kredit: Finkbeiner, GI, 2013)

Náš dosavadní pohled na fungování našich vzpomínek se ukázal být poněkud diletantským. Formování paměti se komplikuje, protože pokud něco závisí na proteinu, hned jsou ve hře také geny, které jsou za jeho tvorbu zodpovědné. Ba co víc, v případě tohoto protoeinu se geny musejí zapínat a vypínat v přesně vymezených časových intervalech. Na našich dřívějších představách stále platí, že  protein Arc v tom všem hraje hlavní housle a že bez něj si naše neurony nejsou schopny  zapamatovat zhola nic. Jinak se ale naše dlouhodobá paměť z pouhé „věci“ jednoduchých synapsí mění na celobuněčný orchestr s mnohem větší asistencí buněčného jádra.


Nejen tvorba proteinu (příslušné ribonukleové kyseliny a její převod do dendritů) ale i poruchy  přesunu Arc proteinu do buněčného jádra a jeho schopnost (respektive neschopnost) se v buňkách a řídícím buněčném centru udržet, mohou stát za celou řadou mentálních excesů. Potvrzuje to i nedávné zjištění pacientů s Alzheimerem. V jejich hipokampu byste totiž protein Arc hledali marně. Američtí vědci jdou ve svých úvahách ještě dál a dávají na stůl hypotézu o autismu jako poruše přesunu Arc proteinu z místa jeho tvorby do buněčného jádra.  Možná nejsou tak daleko od pravdy. Nasvědčovalo by tomu onemocnění nazývané syndrom fragilního X chromozomu, který s autismem úzce souvisí. Při něm tvorba Arc proteinu v neuronech značně pokulhává. 


Není to tak dávno, co fyziologové v proteinu Arc viděli jen substanci, která se hromadí v místě využívaných nervových spojů a neurologové tento protein měli za fluidum upevňující vzpomínky. Buněční morfologové stejný protein považovali zase jen za konstrukční prvek formující buňkám jejich kostru – cytoskelet, tvořený z mikrotubulů. Podle úhlu pohledu různé kolektivy proto přidělovali stejnému proteinu  různá jména a tak se v článcích někdy operuje termínem „Arc“, jindy „Arg3.1.“,...  Američané nyní svým objevem dávají za pravdu všem. Útržkovité znalosti se jim podařilo  dát dohromady v jakousi ucelenou teorii „všeho“. V praxi to zatím  využít neumíme, jen naší namyšlenosti se dostalo dalšího ponaučení -  myšlení je ještě komplikovanější, než jsme si mysleli.   

 

Pramen: Arc in the nucleus regulates PML-dependent GluA1 transcription and homeostatic plasticity,Nature Neuroscience,   DOI: 10.1038/nn.3429
Gladstone Institutes 
 

Datum: 10.06.2013 19:20
Tisk článku

Související články:

Lék proti cukrovce podporuje tvorbu neuronů     Autor: Dagmar Gregorová (06.07.2012)



Diskuze:

Pavel Roháč,2013-06-20 00:47:51

Moc hezký článek, velice poučný. Závěřečná věta mě rozesmála :D

Odpovědět

dlouhodoba a kratkodoba

Jarda Molnar,2013-06-11 05:11:04

Jestli jsem tomu dobre rozumel, tak se tu jedna o dlouhodobou pamet. A s tou ma vetsina autistu opravdu problem.

Odpovědět

po pravdě řečeno mi to moc nesedí

Pavel Brož,2013-06-10 22:26:40

ta souvislost pacientů s Alzheimerem a autistů, ad:

"Potvrzuje to i nedávné zjištění pacientů s Alzheimerem. V jejich hipokampu byste totiž protein Arc hledali marně."

kontra:

"Nasvědčovalo by tomu onemocnění nazývané syndrom fragilního X chromozomu, který s autismem úzce souvisí. Při něm tvorba Arc proteinu v neuronech značně pokulhává."

Samozřejmě že vím, že zdaleka ne každý autista je geniálním Rainmanem či extrémně nadaným dítětem hravě lámajícím šifry bezpečnostních služeb, nicméně jestli s autismem něco opravdu nejde dohromady, tak je to porucha paměti ve smyslu schopnosti si vzpomenout, což je úhelný problém u Alzheimeru, nikoliv u autismu.

Tak nějak si myslím, že to s úlohou toho slavného Arc proteinu bude nejspíš ještě mnohem, ale mnohem více složitější, než to i po tomto posledním výzkumu vypadá ...

Odpovědět


Pozor,

Leos Vinklar,2013-06-10 23:18:42

autismus není jedna choroba ale celé spektrum a to co Pavle uvádíte, že vám to nesedí s intelektem, tak autisté mají IQ v většinou v nepořádku. Jejich intelekt je dotčen. Z klinické praxe znám několik případů, kdy si pacient nebyl schopen zapamatovat ani slova a proto nebyl schopen muvit, ani s posunkovou řečí to jejich rodiče nebyli schopni vyřešit. Na většinu autistických pacientů ten problém se špatnou pamětí vztáhnout lze.

Odpovědět


děkuji za upřesnění

Pavel Brož,2013-06-11 16:53:47

Udělal jsem si zjevně zkratkovitou představu o této poruše. Kdysi jsem četl jednu knížku, jejíž autorka byla autistka (tuším se ta knížka jmenovala Nikdo nikde), a kde své problémy popisovala jako pramenící spíše z nepochopení jejího okolí. Také jsem viděl nedávno pár dokumentů, které pro změnu budily dojem, že autisté mají ponejvíce problémy s agresivitou a socializací ve společnosti, ale že jinak se jedná o velice bystré jedince. Je to zajímavé vědět, že autismus se ve skutečnosti neprojevuje jenom na tom geniálnějším konci inteligenčního spektra, kde se čas od času, byť zřídka, vyskytnou případy autistů schopných např. v hlavě faktorizovat obrovská čísla (případ jedněch takovýchto autistických dvojčat byl kdysi dávno popsán i v matematické literatuře), ale že zahrnuje pravděpodobně mnohem četnější případy z úplně opačného konce inteligenční stupnice. Děkuji za upřesnění.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace