Учени от Рурския университет в Бохум, Германия, откриха, че две ключови мозъчни области – locus coeruleus и вентралната тегментална зона – играят решаваща роля в контрола върху формирането на спомени. Чрез оптогенетични изследвания върху плъхове екипът от Катедрата по неврофизиология установи, че тези области оказват трайно влияние върху активността в хипокампуса – зоната, критична за паметта.

Как мозъкът обработва спомените?

Изследването показва, че locus coeruleus и вентралната тегментална зона се конкурират, като определят как се съхраняват емоционално значими спомени. Водещите учени д-р Харди Хагена и проф. Денис Манахан-Воган използват оптогенетика – метод, позволяващ контролиране на нервната активност чрез светлинни импулси. Това позволява прецизно активиране или потискане на специфични неврони.

Резултатите от изследването са публикувани в престижното списание Proceedings of the National Academy of Sciences.

Допамин, норадреналин и механизмът на учене

Ключови невротрансмитери като допамин и норадреналин регулират синаптичната пластичност – процесът, чрез който нервните клетки се адаптират и съхраняват нова информация. Дългосрочното потенциране (LTP) увеличава ефективността на синаптичната комуникация, докато дългосрочната депресия (LTD) я намалява. Тези механизми са от съществено значение за ученето и паметта.

Locus coeruleus и вентралната тегментална зона освобождават невротрансмитери в хипокампуса, модулирайки процесите на учене. Досега ролята им в синаптичната пластичност не беше напълно изяснена. Вентралната тегментална зона е свързана с реакциите на възнаграждение и отвращение, докато locus coeruleus контролира вниманието и реакцията към нови стимули.

Хипокампусът като център на паметта

За да анализират връзката между тези зони и хипокампуса, учените записват синаптичната активност на гризачи. Чрез генетична модификация те успяват да активират или потиснат функциите на locus coeruleus и вентралната тегментална зона със светлина.

Резултатите показват, че активирането на вентралната тегментална зона води до дългосрочно потенциране (LTP) в хипокампуса, докато активирането на locus coeruleus предизвиква дългосрочна депресия (LTD). При потискане на вентралната тегментална зона по време на изследване на нова среда, LTP не се наблюдава. Обратно, при потискане на locus coeruleus, LTD също изчезва.

Това откритие разкрива физиологичните процеси, които регулират синаптичната пластичност и пространственото учене. „Изненадани сме от специфичността на тези ефекти“, споделя д-р Харди Хагена. „Фактът, че тези две мозъчни области контролират различни форми на синаптична пластичност, дава нова представа за връзката между мотивацията, вниманието и паметта.“

Значение на проучването

Откритията хвърлят светлина върху механизмите, чрез които мозъкът съхранява и обработва информация. Разбирането на взаимодействието между locus coeruleus, вентралната тегментална зона и хипокампуса може да допринесе за бъдещи изследвания върху паметта и когнитивните разстройства като Алцхаймер и други невродегенеративни заболявания.

Проучването предоставя нови насоки за невронауката и показва потенциал за развитие на терапии, насочени към подобряване на паметта и когнитивните функции.

Източник: Medical Xpress