Ricerche

In due studi apparsi il 24 gennaio su Science, ricercatori dell'Albert Einstein College of Medicine della Yeshiva University hanno usato tecniche avanzate di imaging per chiarire come il cervello produce i ricordi.

Queste scoperte sulle basi molecolari della memoria sono state rese possibili da un tour de force tecnologico mai raggiunto negli animali: un modello di topo sviluppato all'Einstein in cui sono state marcate con fluorescenza le molecole cruciali per produrre i ricordi, in modo da poterle osservare mentre viaggiavano in tempo reale nelle cellule cerebrali viventi.

Gli sforzi per scoprire come i neuroni producono i ricordi si sono da tempo confrontati con un ostacolo importante: i neuroni sono estremamente sensibili a qualsiasi tipo di perturbazione, e solo sondando il loro funzionamento più profondo gli scienziati possono vedere i processi molecolari che culminano nei ricordi.

Per scrutare in profondità i neuroni senza danneggiarli, i ricercatori dell'Einstein hanno sviluppato un modello di topo con la marcatura fluorescente di tutte le molecole di RNA messaggero (mRNA) che codificano per la proteina beta-actina, una proteina strutturale essenziale presente in grande quantità nei neuroni del cervello e considerata cruciale nel produrre i ricordi. L'mRNA è una famiglia di molecole di RNA che copiano le informazioni genetiche del DNA e le traducono in proteine ​​che rendono possibile la vita.

"E' interessante notare che siamo riusciti a sviluppare questo topo senza dover usare un gene artificiale o altri interventi che potrebbero avere interrotto i neuroni e mettere in discussione i risultati", ha detto Robert Singer, PhD, autore senior di entrambi i documenti, professore e co-presidente del dipartimento di anatomia e biologia strutturale dell'Einstein e condirettore del Gruss Lipper Biophotonics Center dell'Einstein. Egli è anche docente Harold e Muriel Block di Anatomia e Biologia Strutturale all'Einstein.

Nella ricerca descritta nei due documenti su Science, i ricercatori dell'Einstein hanno stimolato i neuroni dell'ippocampo del topo, dove i ricordi sono prodotti e memorizzati, e hanno poi guardato le molecole di mRNA beta-actina fluorescenti che si formavano nel nucleo dei neuroni e viaggiavano all'interno dei dendriti, le ramificazioni del neurone. Hanno scoperto che l'mRNA nei neuroni è regolato da un nuovo processo descritto come "mascheramento" e "smascheramento" ["masking"/"unmasking"], che permette alla proteina beta-actina di essere sintetizzata in tempi e luoghi specifici e in quantità specifiche.

"Sappiamo che il mRNA della beta-actina che abbiamo osservato in questi due documenti è RNA 'normale', trascritto dal gene beta-actina presente naturalmente nel topo", ha detto il Dr. Singer. "E attaccare una proteina fluorescente verde alle molecole di mRNA non ha influenzato i topi, che erano in buona salute e in grado di riprodursi".

I neuroni si uniscono nelle sinapsi, dove le sottili "spine" dendritiche dei neuroni si afferrano l'una con l'altra, proprio come le dita di una mano si incastrano in quelle dell'altra. L'evidenza indica che la stimolazione neurale ripetuta aumenta la forza delle connessioni sinaptiche, modificando la forma di queste "dita" dendritiche ad incastro. La proteina beta-actina sembra rafforzare queste connessioni sinaptiche, modificando la forma delle spine dendritiche. Si ritiene che i ricordi siano codificati quando si formano connessioni sinaptiche stabili e durature tra i neuroni in contatto tra loro.

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Fonte:  Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University.

Riferimenti:

1. H. Y. Park, H. Lim, Y. J. Yoon, A. Follenzi, C. Nwokafor, M. Lopez-Jones, X. Meng, R. H. Singer. Visualization of Dynamics of Single Endogenous mRNA Labeled in Live Mouse. Science, 2014; 343 (6169): 422 DOI: 10.1126/science.1239200
2. A. R. Buxbaum, B. Wu, R. H. Singer. Single  -Actin mRNA Detection in Neurons Reveals a Mechanism for Regulating Its Translatability. Science, 2014; 343 (6169): 419 DOI: 10.1126/science.1242939

Pubblicato in einstein.yu.edu (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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