Ricerche

Una ricerca rivoluzionaria ha scoperto la 'colla molecolare' che aiuta a formare e stabilizzare la memoria.

I ricordi sono immagazzinati con l'interazione di 2 proteine: una strutturale, KIBTA (verde), che funge da marcatore sinaptico persistente e un enzima che rafforza le sinapsi, la proteina chinasi Mzeta (rosso). I farmaci che interrompono l'interazione che perpetua la memoria (altri colori) cancellano i ricordi prestabiliti a lungo termine e remoti. Fonte: Changchi Hsieh PhD / New York University.

Che si tratti della prima visita allo zoo o di quando abbiamo imparato ad andare in bicicletta, abbiamo ricordi della nostra infanzia che si sono mantenuti bene negli anni da adulti. Ma cosa spiega come questi ricordi durano quasi un'intera vita?

Un nuovo studio presente su Science Advances, condotto da un team di ricercatori internazionali, ha trovato una spiegazione biologica per i ricordi di lungo termine, concentrandosi sul ruolo di una molecola, KIBRA, che funge da 'colla' per altre molecole, consolidando così la formazione della memoria.

"Gli sofrzi precedenti per capire come le molecole immagazzinano la memoria a lungo termine si erano focalizzati su singole azioni di singole molecole", spiega André Fenton, professore di scienze neurali della New York University e coautore senior dello studio. "Il nostro studio mostra come lavorano insieme per garantire l'archiviazione perpetua della memoria".

"Una comprensione più solida di come manteniamo i nostri ricordi aiuterà a guidare gli sforzi per illuminare e affrontare in futuro le afflizioni legate alla memoria", aggiunge Todd Sacktor, professore della SUNY Downstate Health Sciences University di Brooklyn / New York e coautore senior dello studio.

È assodato che i neuroni archiviano le informazioni in memoria con uno schema di sinapsi forti e sinapsi deboli, che determina la connettività e la funzione delle reti neurali. Tuttavia, le molecole nelle sinapsi sono instabili, si muovono continuamente nei neuroni, si consumano e vengono sostituite in ore o giorni, sollevando così la domanda: come sono stabilizzati i ricordi per anni e decenni?

In uno studio su topi di laboratorio, gli scienziati si sono concentrati sul ruolo di KIBRA (kidney and brain expressed protein, proteina espressa da reni e cervello), le cui varianti genetiche umane sono associate a memoria sia buona che scadente. Hanno analizzato le interazioni di KIBRA con altre molecole cruciali per la formazione della memoria, in questo caso, la 'proteina chinasi Mzeta' (PKMzeta). Questo enzima è la molecola nota più cruciale per rafforzare le normali sinapsi dei mammiferi, ma si degrada dopo alcuni giorni.

I loro esperimenti rivelano che KIBRA è il 'collegamento mancante' nei ricordi a lungo termine, fungendo da 'etichetta sinaptica persistente' o colla, che si attacca alle sinapsi forti e alla PKMzeta, evitando allo stesso tempo le sinapsi deboli.

"Durante la formazione della memoria le sinapsi coinvolte nella formazione vengono attivate e la KIBRA si posiziona selettivamente in queste sinapsi", spiega Sacktor, professore di fisiologia, farmacologia, anestesiologia e neurologia alla SUNY Downstate. “Le PKMzeta si attaccano quindi all'etichetta sinaptica KIBRA e mantengono forti quelle sinapsi. Ciò consente alle sinapsi di restare attaccate alle KIBRA appena prodotte, attirando altre PKMzeta appena create".

Più specificamente, i loro esperimenti mostrano che la rottura del legame KIBRA-PKMzeta cancella la memoria vecchia. Lavori precedenti avevano dimostrato che aumentare casualmente le PKMzeta nel cervello migliora i ricordi deboli o sbiaditi, il che era misterioso perché avrebbe dovuto fare il contrario, agendo in luoghi casuali, ma la marcatura sinaptica persistente delle KIBRA spiega perché le PKMzeta aggiuntive migliorano la memoria, agendo solo nei siti marcati da KIBRA.

"Il meccanismo persistente di marcatura sinaptica spiega per la prima volta questi risultati che sono clinicamente rilevanti per i disturbi neurologici e psichiatrici della memoria", osserva Fenton, che fa anche parte del Neuroscience Institute alla NYU.

Gli autori del documento notano che la ricerca afferma un concetto introdotto nel 1984 da Francis Crick. Sacktor e Fenton sottolineano che la sua ipotesi, proposta per spiegare il ruolo del cervello nello stoccaggio della memoria a dispetto dei cambiamenti cellulari e molecolari costanti, è un paradosso della nave di Teseo, preso da un argomento filosofico derivante dalla mitologia greca in cui nuove assi sostituiscono quelle vecchie per mantenere per anni la nave di Teseo.

"Il meccanismo di marcatura sinaptica persistente che abbiamo trovato è analogo alle nuove assi che sostituiscono quelle vecchie per mantenere la nave di Teseo per generazioni e consente ai ricordi di durare per anni anche se le proteine ​​che mantengono la memoria sono sostituite", afferma Sacktor. "Francis Crick ha intuito questo meccanismo di nave di Teseo, anche prevedendo il ruolo di una proteina chinasi. Ma ci sono voluti 40 anni per scoprire che i componenti sono KIBRA e PKMzeta e per elaborare il meccanismo della loro interazione".

Lo studio includeva anche ricercatori della McGill University (Canada), dell'Ospedale Universitario di Münster (Germania) e dell'Università del Texas di Houston.