Της Κατερίνας Μυλωνά

Ένα νέο μηχανισμό μνήμης και μάθησης αποκαλύπτουν ερευνητές του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας & Βιοτεχνολογίας του ΙΤΕ. Τα νέα δεδομένα που προκύπτουν από την έρευνά τους μπορεί να οδηγήσουν σταδιακά στην αντιμετώπιση νόσων, όπως το Alzheimerʼs.

Συγκεκριμένα, πρόσφατη έρευνα στο Ινστιτούτο ρίχνει για πρώτη φορά φως σε ένα σημαντικό μηχανισμό, με τον οποίο το νευρικό σύστημα μαθαίνει και αποθηκεύει πληροφορίες. Παρόλο που η μνήμη και η μάθηση είναι από τις πιο θεμελιώδεις λειτουργίες του εγκεφάλου, είναι ταυτόχρονα και από τις λιγότερο κατανοητές. Πώς το νευρικό σύστημα μπορεί να αποθηκεύει πληροφορία και μετά να την ανακαλεί;

Χρησιμοποιώντας ως πειραματόζωο το νηματώδες σκουλήκι Caenorhabditis elegans, οι ερευνητές του ΙΜΒΒ, Γιάννης Βόγγλης και Νεκτάριος Ταβερναράκης, αποκάλυψαν μια, άγνωστη πριν διαδικασία με την οποία τα νευρικά κύτταρα ρυθμίζουν και τροποποιούν την επικοινωνία τους ανάλογα με τα ερεθίσματα από το περιβάλλον. Η ικανότητα αυτή των νευρικών κυττάρων να μεταβάλουν την μεταξύ τους σηματοδότηση ανάλογα με προηγουμένη εμπειρία αποτελεί τη βάση της μνήμης και της μάθησης.

Ο Caenorhabditis elegans αποτελεί ένα εξαιρετικό πειραματικό σύστημα για νευροβιολογικές μελέτες διαθέτοντας ένα απλό νευρικό σύστημα που απαρτίζεται από 300 περίπου κύτταρα. Συγκριτικά, το νευρικό σύστημα του ανθρώπου αποτελείται από εκατοντάδες δισεκατομμύρια κύτταρα. Επιπλέον, στον νηματώδη είναι γνωστό ακόμη και πώς συνδέονται μεταξύ τους οι νευρώνες για να δημιουργήσουν το συνολικό νευρικό κύκλωμα.

Οι ερευνητές του ΙΜΒΒ μελέτησαν μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη η οποία λειτουργεί ως κανάλι ιόντων και απαιτείται για τη συνειρμική εκμάθηση στον νηματώδη. Αυτό το κανάλι εντοπίζεται σε συγκεκριμένους νευρώνες που επικοινωνούν με την απελευθέρωση του νεύροδιαβιβαστή ντοπαμίνη και ρυθμίζει τη λειτουργία τους. Στον άνθρωπο, οι νευρώνες αυτοί παίζουν σημαντικό ρόλο σε φαινόμενα εθισμού σε ναρκωτικά. Επίσης, είναι αυτοί οι νευρώνες που εκφυλίζονται στους ασθενείς με Parkinsonʼs.

Είναι σημαντικό ότι γονίδια που κωδικοποιούν τέτοιες πρωτεΐνες κανάλια υπάρχουν και στον άνθρωπο. Δεδομένου ότι οι βασικοί μηχανισμοί που ελέγχουν τη λειτουργία των νευρώνων στους ανώτερους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου, είναι παρόμοιοι με εκείνους στο νηματώδη, είναι πιθανό ότι οι παρόμοιες πρωτεΐνες-κανάλια ιόντων συμμετέχουν σε διαδικασίες μάθησης και μνήμης σε αυτούς τους οργανισμούς.

Η κατανόηση των διαδικασιών αυτών θα επιτρέψει την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση ασθενειών που σχετίζονται με απώλεια μνήμης όπως είναι η νόσος Alzheimerʼs, η γεροντική άνοια, οι συνέπειες στη μνήμη λόγω εγκεφαλικών, αλκοολισμού, κατάχρησης ναρκωτικών και άλλες.

Όπως εξηγεί στην «Π» ο Ν. Ταβερναράκης, «η συγκεκριμένη δουλειά αφορούσε στη μελέτη κάποιων μηχανισμών που παίζουν ρόλο στη διαδικασία, με την οποία το νευρικό σύστημα απομνημονεύει, δηλαδή στη διαδικασία της μνήμης. Αυτό που βρήκαμε εμείς είναι ότι κάποιες συγκεκριμένες πρωτεΐνες απαιτούνται για να γίνει σωστά η διαδικασία αυτή από συγκεκριμένα νευρικά κύτταρα». Στη συνέχεια, αναφέρει ότι οι πρωτεΐνες αυτές δεν είχαν εμπλακεί σε τέτοιου είδους διαδικασίες αλλά πρόκειται για μια νέα πληροφορία για την ερευνητική κοινότητα, «δεν ήταν γνωστό ότι αυτός ο μηχανισμός λειτουργούσε στα νευρικά μας κύτταρα προκειμένου να μπορούν να αποθηκεύουν και να ανακαλούν πληροφορία», αναφέρει. Σημειώνει, ακόμα, πως οι εφαρμογές αυτών των αποκαλύψεων στην ιατρική δεν είναι άμεσες, «γιατί, σε πρώτη φάση, αυτό που πρέπει να κάνουμε είναι να καταλάβουμε τις διαδικασίες αυτές πριν μπορέσουμε να επέμβουμε», τονίζει. Αναφέρει, ακόμα, ότι υπάρχουν παθολογικές καταστάσεις στον άνθρωπο, οι οποίες έχουν κάποιες επιπτώσεις στην ικανότητα για μνήμη, για παράδειγμα σε μεγάλες ηλικίες η μνήμη εξασθενεί ή σε περιπτώσεις ασθενειών όπως η νόσος Alzheimerʼs που προκαλεί εξασθένηση ή ολική απώλεια της μακροπρόθεσμης μνήμης. «Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον στο να εξιχνιαστούν οι μηχανισμοί της μνήμης και να έχουμε αργότερα εφαρμογές για την αντιμετώπιση παθολογικών καταστάσεων, όμως είμαστε ακόμα πολύ μακριά», επισημαίνει.

Η επόμενη κίνηση της ερευνητικής ομάδας του ινστιτούτου είναι να προσπαθήσουν να δουν αν υφίστανται μηχανισμοί που έχουν σχέση με το φαινόμενο που βρέθηκε και πώς οι συγκεκριμένες πρωτεΐνες επηρεάζουν τη διαδικασία ώστε τα νευρικά κύτταρα να μπορούν να αποθηκεύουν πληροφορία.