Astrocitele influențează direct consolidarea memoriei în timpul somnului
Cercetările au demonstrat că un somn de calitate aduce numeroase beneficii, inclusiv consolidarea memoriei.
Deși modul în care somnul permite creierului să întărească amintirile nu este pe deplin înțeles, un nou studiu publicat în revista Neuron dezvăluie că astrocitele, celule cerebrale cunoscute pentru susținerea neuronilor și a funcțiilor acestora, pot reglementa direct circuitele cerebrale implicate în consolidarea memoriei.
Lucrarea, realizată de cercetători de la Baylor College of Medicine și instituții colaboratoare, ar putea avea implicații pentru epilepsie, boala Alzheimer și alte tulburări asociate cu probleme de memorie. Descoperirile oferă dovezi că astrocitele sunt mult mai mult decât simple celule de suport pentru neuroni – ele par să regleze direct funcția cerebrală.
Astrocitele au fost implicate în învățare, memorie și înregimentarea somnului. În prezentul studiu, am investigat modul în care rolurile lor în somn facilitează stocarea amintirilor.
Forma, caracteristicile moleculare și funcțiile astrocitelor variază extins în funcție de regiunile cerebrale. De exemplu, astrocitele din hipocamp au o formă rotundă, stufoasă și foarte ramificată, în timp ce cele din materia albă a creierului prezintă forme alungite și streamline. Această diversitate a devenit tot mai clară ca fiind esențială pentru astrocite în îndeplinirea rolurilor lor distincte în întregul creier.
„Dovezile recente sugerează că heterogenitatea astrocitelor este determinată parțial de proteine numite factori de transcripție”, a afirmat Sanjana Murali. „Lucrările noastre anterioare au relevat că mai mult de 80% din astrocitele din creierul adult exprimă factorul de transcripție NFIX. Aici, am explorat dacă acesta contribuie la funcția lor.”
Cercetătorii au eliminat gena Nfix doar în astrocitele mature din creierul șoarecilor, la nivelul întregului creier. Deoarece funcția astrocitelor este legată de forma lor, echipa a realizat screeningul inițial al efectului eliminării Nfix căutând modificări în forma astrocitelor în fiecare regiune cerebrală.
„Am constatat că complexitatea formei a fost redusă doar în astrocitele localizate în nucleul reticular al talamusului (TRN) – celulele erau mai scurte și aveau mai puține ramificări decât cele din TRN ale animalelor cu gena Nfix. Fără Nfix, astrocitele din această regiune cerebrală specifică au devenit mai puțin complexe și mai puțin conectate la celulele din jur. În contrast, astrocitele din hipocamp, bulbul olfactiv, trunchiul cerebral și măduva spinării nu au arătat diferențe semnificative.”
Consecințele s-au extins dincolo de structura celulară. Deși șoarecii au menținut un model de somn relativ normal, au arătat oscilații cerebrale alterate asociate cu somnul, sugerând că activitatea lor neurală a fost afectată. Acești șoareci au avut probleme de memorie, performând slab la mai multe teste care măsoară memoria de lucru, recunoașterea obiectelor și memoria spațială. Cu toate acestea, nu au prezentat probleme extinse cu mișcarea, anxietatea, comportamentul asemănător depresiei sau procesarea senzorială. Aceasta sugerează că pierderea Nfix afectează în mod specific funcțiile legate de memorie asociate somnului, mai degrabă decât să cauzeze o scădere generală a activității cerebrale.
„Am investigat și mecanismele moleculare implicate”, a spus Murali. „Am descoperit că Nfix coordonează două căi paralele ce implică neurotransmițătorul GABA, important pentru comunicarea dintre astrocite și neuroni. O cale depinde de proteina MAOB pentru sinteza GABA, iar cealaltă se bazează pe proteina P2RX7 pentru eliberarea GABA.”
Când Nfix este absent, nivelurile atât ale MAOB, cât și ale P2RX7 scad. Prin urmare, astrocitele sintetizează și eliberează mai puțin GABA. Aceasta a slăbit o formă de inhibiție neuronală cunoscută sub numele de inhibiție tonică, care în mod normal ajută la menținerea neuronilor talamici în funcțiune în limite optime. Fără suficientă inhibiție tonică, activitatea neurală în TRN a fost perturbată, iar consolidarea memoriei a fost afectată. Restabilirea fie a MAOB, fie a P2RX7 în astrocitele deficitare în Nfix a dus la o recuperare parțială a semnalizării neuronale normale și a performanței memoriei.
„Per total, descoperirile identifică roluri specifice regiunilor pentru Nfix astrocitic și rețeaua sa de reglementare genetică în astrocitele TRN”, a declarat Deneen. „De asemenea, dezvăluim că astrocitele din TRN corelează reglementarea dinamicii TRN cu formarea memoriei prin căi paralele de semnalizare GABA. Acest studiu susține o viziune mai holistică asupra modului de tratament al tulburărilor cerebrale. Nu este vorba doar despre cum funcționează neuronii sau astrocitele sau alte celule cerebrale în izolare, ci mai degrabă despre modul în care activitățile lor sunt coordonate și cum această coordonare este esențială pentru o funcție cerebrală corectă.”
