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Meccanismo innovativo di immagazzinamento consente comando e controllo della memoria

Le presentazioni alle feste apparentemente entrare da un orecchio ed escono dall'altro. Tuttavia, se si incontra qualcuno due o tre volte durante la festa, si è più propensi a ricordarne il nome. Il cervello ha preso un ricordo a breve termine - la presentazione - e l'ha trasformato in uno a lungo termine.

La chiave molecolare di questa attività è il mTORC2 (target mammifero del complesso 2 rapamicina), secondo quanto scrivono ricercatori del Baylor College of Medicine (BCM) in un articolo apparso on-line sulla rivista Nature Neuroscience.


Mauro Costa-Mattioli Ph.D."Il consolidamento della memoria è un processo fondamentale", afferma il Dott. Mauro Costa-Mattioli (foto), assistente professore di neuroscienze al BCM e autore corrispondente della relazione. "I ricordi sono al centro della nostra identità. Essi ci permettono di ricordare persone, luoghi ed eventi per un lungo periodo di tempo, anche una vita. Comprendere il meccanismo preciso con cui vengono memorizzati i ricordi nel cervello porterà allo sviluppo di nuovi trattamenti per condizioni associate alla perdita di memoria".

 

Fibre di Actina

Negli ultimi cinquant'anni, i neuroscienziati hanno capito che produrre ricordi duraturi dipende dalla capacità delle cellule cerebrali (neuroni) di sintetizzare nuove proteine. Nei loro studi, Costa-Mattioli e colleghi hanno trovato un nuovo meccanismo attraverso il quale i ricordi sono memorizzati nel cervello. L' mTORC2 appena scoperto regola la formazione della memoria modulando le fibre di actina, un componente importante della struttura architettonica del neurone. "Queste fibre di actina consentono i cambiamenti duraturi nella forza sinaptica e in ultima analisi, la memoria a lungo termine", dice Wei Huang, studente laureato del BCM e primo autore dello studio.


Usando topi modificati geneticamente, i ricercatori hanno scoperto che disattivare il mTORC2 nell'ippocampo (una regione cruciale necessaria per la formazione della memoria) e nelle zone circostanti, permette agli animali di avere una normale memoria a breve termine, ma impedisce loro di formare ricordi a lungo termine. Come nel caso di pazienti umani con lesioni nell'ippocampo, questi topi mutanti non erano più in grado di formare nuovi ricordi duraturi.


Secondo i risultati di Costa-Mattioli, il ruolo del mTORC2 è conservato evolutivamente e probabilmente è rilevante anche per l'uomo. Come i topi carenti di mTORC2, i moscerini della frutta ai quali manca mTORC2 evidenziano una conservazione carente di memoria a lungo termine. "Poichè moscerini e topi hanno condiviso l'ultimo antenato comune 500 milioni di anni fa, questo è abbastanza notevole e ci dice che la funzione del mTORC2 nella regolazione della memoria è realmente mantenuta", afferma Gregg Roman, direttore dell'Istituto di Biologia del Comportamento dell'Università di Houston, che ha contribuito agli esperimenti sui moscerini.

 

Formazione della memoria a lungo termine

Il Santo Graal delle neuroscienze della memoria e, in una certa misura, degli sforzi dell'industria per produrre un "farmaco intelligente", era l'identificazione di molecole che promuovono la formazione di memoria a lungo termine, dice Costa-Mattioli. "Ci siamo quindi chiesti se, attivando l'mTORC2 o la polimerizzazione dell'actina stessa, si potrebbero formare ricordi a lungo termine più facilmente", dice il dottor Ping Zhu, assistente professore di neuroscienze alla BCM, co-autore e scienziato senior nel laboratorio di Costa-Mattioli.

 

 Il team ha individuato una piccola molecola (un farmaco) che, attivando l' mTORC2 e di conseguenza la polimerizzazione dell'actina, migliora non solo la forza sinaptica tra le cellule nervose, ma anche la formazione della memoria di lungo termine. Inoltre, gli autori hanno trovato che promuovere direttamente la polimerizzazione dell'actina, con un secondo farmaco, genera più facilmente memoria a lungo termine.


Il team di Costa-Mattioli ha individuato due farmaci che potenziano la memoria, ma possono migliorare la memoria delle persone? Forse è troppo presto per dirlo. Huang dice che "l'mTORC2, per quanto ne sappiamo, è in realtà un nuovo obiettivo potenziale per i trattamenti terapeutici di patologie umane. Nei prossimi anni, prevedo che vedremo un sacco di studi concentrarsi sul mTORC2 come bersaglio".

 

Cocktail di memoria

Gli obiettivi a breve termine di Costa-Mattioli sono l'identificazione umana dei disturbi cognitivi in ​​cui l'attività del mTORC2 è disfunzionale e vedere se il suo ripristino può far tornare alla normalità i disturbi della memoria durante l'invecchiamento o anche nell'Alzheimer. Ma una piccola molecola da sola potrebbe non riuscire a fare il lavoro. Come per i trattamenti per l'HIV o il cancro, egli ritiene che servirà una combinazione di piccole molecole che migliorano diversi aspetti della formazione della memoria per trattare in modo efficace i disturbi cognitivi.


"Dobbiamo cominciare a pensare a un 'cocktail di memoria' efficiente piuttosto che a una singola 'pillola della memoria'. Una molecola da sola potrebbe non essere sufficiente. Potrebbero servire anni per un trattamento decisivo, ma credo che siamo sicuramente sulla strada giusta", ha detto.


Hanno preso parte a questo lavoro anche Hongyi Zhou, Loredana Stoica e Mauricio Galiano del BCM, Krešimir Krnjević della McGill University di Montreal in Canada, e Zhang Shixing dell'Università di Houston. Il finanziamento per questo lavoro è venuto dal National Institute of Mental Health, dall'Istituto nazionale dei disordini neurologici e ictus, da un Searle Award, da un Whitehall Award, dalla George e Cynthia Mitchell Foundation, dal National Institutes of Health e da un Texas Norman Hackerman Award Advanced Research Program.

 

 

 

 

 

 


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Fonte: Baylor College of Medicine.

Riferimento:
Wei Huang, Ping Jun Zhu, Shixing Zhang, Hongyi Zhou, Loredana Stoica, Mauricio Galiano, Krešimir Krnjević, Gregg Roman, Mauro Costa-Mattioli. mTORC2 controls actin polymerization required for consolidation of long-term memory. Nature Neuroscience, 2013; DOI: 10.1038/nn.3351.

Pubblicato in Science Daily il 5 Marzo 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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