חוקרים זיהו מנגנון חדש של נוירופלסטיות הקשור ללמידה ולזיכרון

נוירונים חשובים, אבל הם לא השחקנים היחידים בתהליך. אכן, "סחוס", צבירים של מולקולות מטריצה חוץ-תאיות הנקראות כונדרויטין סולפטים הממוקמים בחלק החיצוני של תאי עצב, הם הממלאים תפקיד מפתח ביכולת המוח לרכוש ולאגור מידע.

המחקר, שפורסם בכתב העת Cell Reports מתאר מנגנון חדש של פלסטיות מוחית, או כיצד קשרים עצביים משתנים בתגובה לגירויים חיצוניים. הכותרת של המאמר היא "אשכולות מטריקס פרי-סינפטיים מקדמים פלסטיות וזיכרון תלויי פעילות בעכברים."

עבודה זו היא תוצאה של שיתוף פעולה בין בית הספר לרפואה של הרווארד, אוניברסיטת טרנטו והמרכז הגרמני למחלות ניווניות (DZNE) במגדבורג.

"כישורים חושיים והיכולת להבין את הסביבה שלנו תלויים בפעילות המוח, המאפשרת לנו לתפוס ולעבד גירויים המגיעים מהעולם החיצון. דרך המוח שלנו, אנו מסוגלים לרכוש ולאגור מידע חדש, כמו כמו כן, זכרו מידע שכבר למדנו", אומרים יורי בוזי וגבריאלה צ'ליני.

"תופעה מרתקת זו מתאפשרת בזכות יכולתו של המוח לשנות ללא הרף את המבנה והיעילות של קשרים עצביים (סינפסות) בתגובה לגירויים חיצוניים. יכולת זו נקראת פלסטיות סינפטית. הבנה כיצד מתרחשים שינויים סינפטיים וכיצד הם תורמים ל למידה וזיכרון הם אחת המשימות העיקריות של הנוירוביולוגיה."

יורי בוזי הוא פרופסור באוניברסיטת טרנטו ומחבר מוביל של המאמר. גבריאל צ'ליני היא המחברת הראשונה של המחקר. סליני החלה לעבוד על פרויקט זה בשנת 2017 כפוסט-דוקטורט במעבדה בראשות סבינה ברטה (בית החולים מקלין ובית הספר לרפואה של הרווארד, בוסטון) והשלימה את הפרסום המדעי תוך כדי עבודה כפוסט-דוקטורט במעבדתו של בוזי באוניברסיטת טרנטו.

המחקר מתמקד בכונדרויטין סולפטים, מולקולות ידועות בתפקידן במפרקים, הממלאות גם תפקיד חשוב בפלסטיות המוח, בהיותן חלק בלתי נפרד מהמטריצה החוץ-תאית של המוח, כפי שהתגלתה במקור על ידי קבוצתו של ד"ר אלכסנדר דיטיאטב. בשנת 2001.

בשנת 2007, מחקר יפני תיאר את נוכחותם של מקבצים בצורת צורה עגולה של כונדרויטין סולפטים המפוזרים לכאורה באופן אקראי במוח. עם זאת, עבודה זו נשכחה עד שהמעבדה הנוירוביולוגיה הטרנסציונלית של סבין ברטה החזירה את המבנים הללו לתשומת לבה של הקהילה המדעית, שינתה את שמם לאשכולות CS-6 (עבור כונדרויטין סולפט-6, המזהה את ההרכב המולקולרי המדויק שלהם) והדגימה כי המבנים הללו הם קשורים לתאי גליה ומופחתים מאוד במוחם של אנשים עם הפרעות פסיכוטיות.

ואז, בשנת 2017, גבריאלה סליני, שנשכרה לאחרונה במעבדה של ברטה, קיבלה את המשימה לחשוף את תפקידם של אשכולות אלה.

"תחילה בדקנו את המבנים הללו בפירוט, ודמיינו אותם ברזולוציה גבוהה מאוד. מצאנו שהם בעצם צבירי סינפסות המצופים ב-CS-6 ומאורגנים לצורה גיאומטרית שניתן לזהות בבירור. לאחר מכן זיהינו סוג חדש של סינפסות ארגון "אומרים מדענים.

"בשלב זה היינו צריכים להפעיל קצת 'יצירתיות ניסויית'; באמצעות שילוב של גישות מורפולוגיות התנהגותיות, מולקולריות ומתוחכמות, הבנו שתרכובות אלו, הכלולות באשכולות CS-6, משתנות בתגובה לפעילות חשמלית בגוף. מוֹחַ."

"לבסוף, הודות לשיתוף הפעולה עם אלכסנדר דיטיאטב מ-DZNE מגדבורג והמאמצים של האדי מירזאפורדלוואר מקבוצתו, הפחתנו את הביטוי של CS-6 בהיפוקמפוס (אזור במוח שאחראי על למידה מרחבית) והדגמנו שהנוכחות של CS-6 הכרחית עבור פלסטיות סינפטית וזיכרון מרחבי", מציינים בוזי וסליני.

"עבודה זו סוללת את הדרך לתפיסה חדשה של תפקוד המוח. ייתכן שלכל הסינפסות הנוצרות על נוירונים שונים בתוך אשכולות CS-6 יש את היכולת להגיב יחד לגירויים חיצוניים ספציפיים ולהשתתף בתפקוד משותף שמטרתו תהליכי למידה וזיכרון" הם מציינים.

"נראה שהם מייצגים מצע חדש לשילוב מידע ויצירת אסוציאציות ברמה הרב-תאית", מוסיפים דיטיאטב וברטה.

עבודה זו היא תוצאה של שיתוף פעולה בין מספר מעבדות, כולל מעבדת הנוירוביולוגיה התרגום (סבינה ברטה; בית החולים מקלין - בית הספר לרפואה של הרווארד, בוסטון), המעבדה לחקר הפרעות נוירו-התפתחותיות (יורי בוזי; CIMeC - המרכז הבינתחומי למדעי המוח, אוניברסיטת טרנטו) והנוירופלסטיות המולקולרית (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).