איך לשחזר זיכרונות אבודים 07.06.2015

לרוב, כאשר הם מדברים על אמנזיה, הם מתכוונים למגוון האנטרוגרד או הרטרוגרדי שלו. קל להבחין ביניהם: אמנזיה אנטרוגרדית - הפרה של הזיכרון על מה שקרה לאחר הופעת המחלה; retrograde - פגיעה בזיכרון של מה שקרה לפני הופעת המחלה. שניהם יכולים לקרות לאדם עקב פגיעה מוחית, או עקב מתח חמור, או עקב מחלה נוירולוגית קשה (לדוגמה, תסמונת אלצהיימר). ברור שהסיבה הספציפית לאמנזיה היא שחלק מהנוירונים הקשורים לרישום ואחסון מידע, מסיבה כלשהי, מפסיקים לעבוד כמו שצריך. אבל מה מהות הבעיות הללו? חלקם (ורובם) מגינים על ההשערה שמידע פשוט אובד ממעגלים עצביים כך שלא ניתן לשחזרו. אחרים מאמינים שאנחנו מתמודדים כאן עם בעיית גישה, שהמידע עדיין נמצא במחסן המוח, אבל הוא נחסם, ואנחנו לא יכולים להגיע אליו.

ככל הנראה, השערת הגישה החסומה עדיין נכונה - תוצאות הניסויים של סוסומו טונגאווה ועובדי המעבדה שלו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס מדברות לטובתה. טונגאווה עצמו קיבל את פרס נובל ב-1987 על גילוי העיקרון הגנטי של יצירת מגוון נוגדנים, אך לאחר מכן עבר למנגנוני זיכרון תאי. והנה הוא ועמיתיו זכו להצלחה יוצאת דופן. אז, למשל, רק בשנה שעברה הם פרסמו כמה מאמרים שבהם הם תיארו כיצד המוח זוכר את רצף האירועים וכיצד זיכרון העבודה מתוקן כאשר אנו מבינים פתאום שעשינו משהו לא בסדר. לבסוף, במאמר Nature שלהם בשנה שעברה, הם דיברו על תכנות מחדש של זיכרון רגשי: על ידי השפעה על נוירונים בהיפוקמפוס, החוקרים הצליחו להפוך זיכרונות רעים לטובים, פשוטו כמשמעו.

בשנת 2012 הצליחה הקבוצה של Tonegawa לאשר את קיומם של תאי אנגרם בהיפוקמפוס (אחד ממרכזי הזיכרון העיקריים). אנגרם מובנת כעקבה שהותיר גירוי; אם אנחנו מדברים על נוירונים, אז אות חוזר - צליל, ריח, סביבה מסוימת וכו' - אמור לעורר בהם כמה שינויים פיזיים וביוכימיים. אם לאחר מכן הגירוי חוזר על עצמו, אז ה"עקבות" מופעל, והתאים שבהם הוא נמצא יזכרו את כל הזיכרון מהזיכרון. במילים אחרות, נוירוני האנגרמה ("מפתח") שלנו אחראים על הגישה למידע המוקלט, וכדי שהם יעבדו בעצמם, עליהם להיות מושפעים מאות מפתח. אבל, בנוסף, תאים כאלה חייבים להיות מסוגלים איכשהו לשמר עקבות של גירויים. בפועל, זה אומר שיש לחזק סינפסות בין-תאיות בין תאי אנגרם: ככל שהם חזקים יותר, כך האות יעבור ביניהם בצורה מהימנה יותר, כך הנוירונים יזכרו גירוי מסוים יותר. עם זאת, עד לאחרונה, לא היו כאן אישורים ניסויים - אף אחד לא ידע אם שינויים ביוכימיים ספציפיים מתרחשים בפועל בנוירונים כאלה הקשורים לשינון של גירוי.

החוקרים השתמשו באותן שיטות של אופטוגנטיקה שאפשרו להם לאשר את עצם קיומם של תאי "מפתח" לפני כמה שנים. נזכיר כי המהות של האופטוגנטיקה היא שנוירון מציג חלבון רגיש לאור שיוצר תעלת יונים בקרום התא: אות אור פותח את התעלה, יונים מופצים מחדש משני צידי הממברנה, והנוירון או "נדלק" או "נרדם", תלוי מה צריך בחוויה מסוימת. ראשית, הם מצאו תאים בהיפוקמפוס של עכברים שהדליקו זיכרונות כשהם עצמם הופעלו על ידי אור. תאים אלו, כפי שכותבים מחברי העבודה במאמרם ב-Science, חיזקו באמת את הקשרים הבין-תאיים – במילים אחרות, הם יצרו יחד מתג עצבי, אשר, על אות, פתח גישה לגוש מידע מסוים. מגע בין תאי מוגבר אומר שהתא זקוק ליותר חלבונים המשרתים את הסינפסה, כלומר הכל נשען על תהליך הביוסינתזה של חלבונים. סינתזה בנוירונים כובתה עם אנטיביוטיקה, וזה נעשה מיד לאחר שהעכבר שינן משהו. הסינפסות במקרה זה נותרו שבריריות, והכי חשוב, העכבר לא הצליח לזכור דבר למחרת כאשר הוא נחשף לאותו גירוי שהיה פעיל במהלך האימון. התבררה אמנזיה רטרוגרדית של ממש - הזיכרון של מה שקרה לפני הטיפול האנטיביוטי נעלם, ואי אפשר היה לשחזר אותו בעזרת גירויים רגילים.

אבל אותם תאי אנגרם שהיו אמורים להגיב לגירוי מפתח ושתקו עקב סינפסות מוחלשות נשאו שינויים אופטוגנטיים. ועכשיו, אם הם הופעלו בעזרת דופק אור, אז חזר הזיכרון של החיות. אם נזרוק את הפרטים על תאי מתג מיוחדים, סינפסות וסינתזת חלבונים, מתברר שמדעי המוח שיקמו את הזיכרון בעזרת הבזק אור למוח.

אבל עדיין יש לשים את הדגש על נוירוני אנגרם, לא משנה כמה מוזר השם שלהם עשוי להיראות לשמיעה יוצאת דופן. בעבר, המעבדה של Tonegawa הצליחה להראות שלא רק תא אחד אחראי על הפעלת הזיכרון, אלא מעגל עצבי של כמה נוירונים כאלה. בהתבסס על הנתונים החדשים, החוקרים מציעים את הדיאגרמה הבאה של האופן שבו הזיכרון מאורגן במוחם של יונקים (ואולי, באופן כללי, ברוב בעלי החיים עם מערכת עצבים מרכזית). הנקודה העיקרית שלו היא שמבנים שונים אחראים על אחסון והפעלת הזיכרון - קבוצות של תאי אנגרם דואגות למעגלים עצביים אחרים המאחסנים גושי מידע, ובמובן מסוים ניתן להשוות נוירוני הפעלה לספרנים שמשאילים ספרים לפי דרישה. יתרה מכך, הקשר בין נוירוני הפעלה לנוירוני אחסון יכול להיות שונה, למשל, רשת מפעילה אחת יכולה לפעול על מספר יחידות זיכרון בו-זמנית, ועדיין יש לחקור כראוי קשרים ספציפיים בין אלה לאחרות.

כמובן שזה לא אומר שההידרדרות או אובדן הזיכרון נובעים רק מתקלות בתאי אנגרם, בעיות יכולות להתחיל גם ב"אחסון הראשי". עם זאת, מנקודת מבט מעשית, עדיין שימושי לדעת על אילו תאי עצב יש לפעול על מנת לשחזר זיכרונות שנשכחו מזמן, מכיוון שיכול להיות שהזיכרונות עצמם לא נעלמו, אתה רק צריך " להעיר" את התאים שאחראים עליהם.