دراسة تكشف عن "الغراء الجزيئي" الذي يعزز تكوين الذاكرة واستقرارها

سواءً كانت زيارتنا الأولى لحديقة الحيوانات أو لحظة تعلمنا ركوب الدراجة، تبقى ذكريات الطفولة خالدة في أذهاننا. ولكن ما الذي يجعل هذه الذكريات تدوم كل هذا العمر؟

كشفت دراسةٌ نُشرت في مجلة "ساينس أدفانسز" أجراها فريقٌ دوليٌّ من العلماء عن الأساس البيولوجي للذكريات طويلة الأمد. وتمثّل الاكتشاف الرئيسي في دور جزيء "كيبرا" (KIBRA)، الذي يعمل بمثابة "غراء" للجزيئات الأخرى، مُعزّزًا بذلك تكوين الذكريات.

يوضح أندريه فينتون، أستاذ علم الأعصاب بجامعة نيويورك وأحد الباحثين الرئيسيين، قائلاً: "ركزت المحاولات السابقة لفهم كيفية تخزين الجزيئات للذكريات طويلة الأمد على الأفعال الفردية لكل جزيئات على حدة. تُظهر دراستنا كيفية تفاعل هذه الجزيئات مع بعضها البعض لضمان تخزين الذكريات بشكل دائم".

ويضيف تود ساكتور، أستاذ في كلية العلوم الصحية بجامعة ولاية نيويورك في داونستيت وأحد الباحثين الرئيسيين، "إن الفهم الأفضل لكيفية تخزين ذكرياتنا من شأنه أن يساعد في إعلام الجهود المستقبلية لدراسة وعلاج الاضطرابات المرتبطة بالذاكرة".

من المعروف منذ زمن طويل أن الخلايا العصبية تخزن المعلومات في أنماط من المشابك العصبية القوية والضعيفة، والتي تحدد اتصال الشبكات العصبية ووظيفتها. ومع ذلك، فإن جزيئات المشابك العصبية غير مستقرة، وتتحرك باستمرار داخل الخلايا العصبية، وتتآكل، وتُستبدل في غضون ساعات أو أيام، مما يطرح السؤال التالي: كيف يمكن للذكريات أن تبقى مستقرة على مدى سنوات أو عقود؟

في نموذج الفأر، ركز الباحثون على دور بروتين KIBRA، وهو بروتين يُعبَّر عنه في الكلى والدماغ، وترتبط متغيراته الجينية بالذاكرة الجيدة والسيئة. ودرسوا كيفية تفاعل KIBRA مع جزيئات أخرى مهمة لتكوين الذاكرة، وفي هذه الحالة بروتين كيناز مزيتا (PKMzeta). يُعد هذا الإنزيم جزيئًا أساسيًا لتقوية المشابك العصبية الطبيعية لدى الثدييات، ولكنه يتحلل بعد بضعة أيام.

أظهرت التجارب أن KIBRA هو "الرابط المفقود" في الذكريات طويلة الأمد، حيث يعمل بمثابة "علامة مشبكية دائمة" أو غراء يرتبط بالمشابك القوية وPKMzeta مع تجنب المشابك الضعيفة.

يوضح ساكتور، أستاذ علم وظائف الأعضاء وعلم الأدوية والتخدير وعلم الأعصاب في جامعة ولاية نيويورك داونستيت: "عند تكوين الذاكرة، تُنشَّط المشابك العصبية المشاركة في العملية، ويُوضَع بروتين KIBRA بشكل انتقائي في تلك المشابك". "ثم يرتبط بروتين PKMzeta بالوسم المشبكي KIBRA ويحافظ على قوة تلك المشابك. هذا يسمح للمشابك العصبية بالالتصاق ببروتين KIBRA المُشكَّل حديثًا، جاذبًا المزيد من بروتين PKMzeta المُشكَّل حديثًا".

وبشكل أكثر تحديدًا، أظهرت تجاربهم، الموصوفة في ورقة بحثية في مجلة Science Advances، أن كسر الاتصال بين KIBRA وPKMzeta يمحو الذكريات القديمة.

أظهرت دراسات سابقة أن الزيادات العشوائية في بروتين PKMzeta في الدماغ تُحسّن الذكريات الضعيفة أو المتلاشية، وهو أمرٌ مُحيّرٌ لأنه يعمل في مواقع عشوائية. يُفسر استمرار الوسم المشبكي بواسطة بروتين KIBRA سبب تحسين بروتين PKMzeta الإضافي للذاكرة من خلال عمله فقط في المواقع التي حددها بروتين KIBRA.

وقال فينتون، الذي يعمل أيضاً في معهد علوم الأعصاب في مركز لانجون الطبي التابع لجامعة نيويورك: "إن آلية الوسم المشبكي المستمر تفسر لأول مرة هذه النتائج، التي لها آثار سريرية على اضطرابات الذاكرة العصبية والنفسية".

يشير مؤلفو البحث إلى أن الدراسة تؤكد مفهومًا طرحه فرانسيس كريك عام ١٩٨٤. ويشير ساكتور وفينتون إلى أن فرضيته لتفسير دور الدماغ في تخزين الذاكرة رغم التغيرات الخلوية والجزيئية المستمرة هي آلية "سفينة ثيسيوس" - وهي حجة فلسفية من الأساطير اليونانية، حيث تحل ألواح جديدة محل القديمة لدعم "سفينة ثيسيوس" على مر السنين.

يقول ساكتور: "إن آلية وضع العلامات المشبكية المستمرة تشبه كيفية استبدال الألواح القديمة بألواح جديدة للحفاظ على سفينة ثيسيوس عبر الأجيال، وتسمح للذكريات بالاستمرار لسنوات حتى مع استبدال البروتينات التي تدعم الذاكرة".

تنبأ فرانسيس كريك بديهيًا بآلية سفينة ثيسيوس، حتى أنه تنبأ بدور بروتين كيناز. لكن الأمر استغرق 40 عامًا لاكتشاف أن المكونات هي KIBRA وPKMzeta، ولفهم آلية تفاعلهما.