سرنخ درک حافظه انسان در عضلات نهفته است
به گزارش مهندس وب، یک پژوهش جدید از سرنخ های موجود در بدن برای درک سیگنال های مغز بهره برده و نشان داده است که عضلات می توانند به درک بهتر مغز و حافظه کمک کنند.
به گزارش مهندس وب به نقل از ایسنا، عضله دوسر بازو و سلول های مغز ما امکان دارد بیشتر از حد تصور، خصوصیت های مشترک داشته باشند. پژوهش جدید انجام شده به سرپرستی «آزمایشگاه لیپینکات شوارتز»(Lippincott-Schwartz Lab) نشان داده است که شبکه ای از ساختارهای درون سلول شبیه به سلول های مسئول انتشار سیگنال های مولکولی عامل انقباض عضلات، مسئول انتقال سیگنال هایی در مغز هستند که امکان دارد یادگیری و حافظه را تسهیل کنند.
به نقل از وبسایت رسمی مؤسسه پزشکی هاورد هیوز، «جنیفر لیپینکات شوارتز»(Jennifer Lippincott-Schwartz) سرپرست این پژوهش اظهار داشت: «آلبرت اینشتین» زمانی اظهار داشت که وقتی از مغز خود استفاده می نماید، مثل اینست که از یک عضله بهره می برد و از این نظر، در این پژوهش هم موارد مشابهی وجود دارد. سیستمی که در هر دو مورد کار می کند، یکسان است اما بازخوانی های متفاوتی دارد.
نخستین سرنخ در رابطه با ارتباط احتمالی بین سلول های مغز و عضله زمانی به دست آمد که دانشمندان متوجه نکته عجیبی در رابطه با شبکه آندوپلاسمی شدند. شبکه آندوپلاسمی شامل ورقه های غشایی و چین های درون سلول هاست که برای خیلی از عملکردهای سلولی حیاتی هستند.
«لورنا بندتی»(Lorena Benedetti) از اعضای لابراتوار لیپینکات شوارتز درحال ردیابی مولکول ها با وضوح بالا در امتداد شبکه آندوپلاسمی و نورون های پستان داران بود که مشاهده کرد مولکول ها یک الگوی نردبان مانند تکرارشونده را در طول دندریت ها دنبال می کنند.
حدودا در همان زمان، «استفان سالفلد»(Stephan Saalfeld) سرپرست ارشد گروه به لیپینکات شوارتز در رابطه با تصاویر وضوح بالای میکروسکوپ الکترونی سه بعدی از نورون های مغز مگس اخطار داد که در آنها شبکه آندوپلاسمی هم درحال تشکیل دادن ساختارهای عرضی با فاصله منظم بود.
شبکه آندوپلاسمی معمولاً مانند یک سیستم بزرگ و پویا به نظر می آید. ازاین رو بمحض اینکه لیپینکات شوارتز ساختارها را دید، می دانست که لابراتوار او باید کارآیی آنها را درک کنند. لیپینکات شوارتز اظهار داشت: در علم، ساختار به معنای عملکرد است. این یک ساختار غیر معمول و زیباست که ما در کل دندریت می بینیم. بنابراین، احساس ما فقط این بود که باید عملکرد مهمی داشته باشد.
این گروه پژوهشی با بررسی یک ناحیه دیگر از بدن که دارای ساختارهای شبکه آندوپلاسمی مشابه و نردبان مانند است، کار خویش را شروع کردند. این ناحیه جدید، بافت عضلانی است. در سلول های عضلانی، شبکه آندوپلاسمی و غشای پلاسمایی در مکانهای تماس دوره ای به هم می رسند. این آرایش منظم توسط مولکولی به نام «جونکتوفیلین»(junctophilin) کنترل می شود.
محققان با استفاده از تصویربرداری وضوح بالا دریافتند دندریت ها هم حاوی نوعی جونکتوفیلین هستند که مکانهای تماس بین شبکه آندوپلاسمی و غشای پلاسمایی آنها را کنترل می کند. علاوه بر این، آنها دریافتند همان ماشین مولکولی کنترل کننده انتشار کلسیم در محل های تماس سلول های عضلانی، در مکانهای تماس دندریت هم وجود دارد که کلسیم در آنجا سیگنال های عصبی را تنظیم می کند.
محققان به علت یافتن این سرنخ ها تصور می کردند ماشین های مولکولی در مکانهای تماس دندریتیک هم باید برای انتقال سیگنال های کلسیم که سلول ها از آن برای برقراری ارتباط استفاده می نمایند، مهم باشند. حدس آنها این بود که مکانهای تماس در امتداد دندریت ها امکان دارد مانند دستگاه تکرارگر در یک دستگاه تلگراف عمل کنند و کار دریافت، تقویت و انتشار سیگنال ها را در فواصل طولانی انجام دهند. این خصوصیت در نورون ها می تواند توضیح دهد که سیگنال های دریافتی در مکانهای خاص روی دندریت ها چگونه به بدن سلول در فاصله صدها میکرومتر دورتر منتقل می گردند.
بندتی اظهار داشت: چگونگی حرکت کردن این اطلاعات در مسافت های طولانی و چگونگی تقویت شدن سیگنال کلسیم بطور دقیق تر مشخص نبود. ما فکر می کردیم که شبکه آندوپلاسمی می تواند این نقش را بازی کند و مکانهای تماسی که به صورت منظم توزیع می شوند، تقویت کننده های محلی و مکانی هستند. آنها می توانند سیگنال کلسیم را بگیرند، آنرا به شکل محلی تقویت نمایند و به رله سیگنال کلسیم در فاصله دور بپردازند.
محققان دریافتند این فرایند زمانی شروع می شود که یک سیگنال عصبی سبب شود کلسیم از راه پروتئین های کانال یونی قرارگرفته در محل های تماس، به دندریت راه یابد. باآنکه سیگنال اولیه کلسیم به سرعت از بین می رود اما به انتشار کلسیم اضافی از شبکه آندوپلاسمی در محل تماس منجر می شود.
این هجوم کلسیم در محل تماس، یک کیناز به نام «CaMKII» را جذب و فعال می کند که برای حافظه مهم می باشد. این پروتئین، خواص بیوشیمیایی غشای پلاسمایی و قدرت سیگنالی را که از غشای پلاسمایی عبور می کند، تغییر می دهد. این فرایند از یک محل تماس به محل تماس دیگر در سرتاسر دندریت تا سلول ادامه می یابد؛ یعنی جایی که نورون تصمیم می گیرد چگونه با سایر نورون ها ارتباط برقرار کند.
این پژوهش، مکانیسم جدیدی را برای انتقال سیگنال در سلول های مغزی نشان داده است و اطلاعاتی را در رابطه با چگونگی حرکت سیگنال های درون سلولی در فواصل طولانی عرضه می دهد و امکان پردازش اطلاعات دریافتی را در مکانهای خاص روی دندریت ها در مغز فراهم می آورد.
این پژوهش در مجله «Cell» به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب