Huszti Zsuzsanna

Cink az agyban

5.1. A memória meghatározása, neuroanatómiája és molekuláris bázisa

A memória (emlékezet) általános megfogalmazása: azon képesség, amely megőriz, tárol és előhív információkat és élményeket, ha szükséges. A kognitív idegtudomány megfogalmazása szerint a memória retenciója, reaktiválása és a tapasztalat rekonstrukciója független belső reprezentáció.

A memória felosztása többféle lehet, például időbeli, térbeli vagy funkcionális. Az időbeli felosztás szerint lehet rövid távú vagy hosszú távú memória (emlékezet). A funkcionális felosztás szerint többféle besorolás is lehetséges, például vizuális, emocionális vagy vielkedési memória.

A rövid távú memória jellemzője, hogy limitált a kapacitása és limitált az emlékezés idejének a hossza is. Miller megállapítása szerint a rövid távú memória maximális kapacitása 7+2 tétel/információ (G. A. Miller, Bell Laboratories), de a valóságban ez lényegesen kisebb, csupán 4-5 információ. Lényeges megfigyelés, hogy a rövid távú memória nagyobb mennyiségben tud raktározni akusztikus információt, mint vizuális információt. Conrad tanulmányában a vizsgált egyedeknek nehezebb volt visszaadni azokat a betűket, amelyek hangzása azonos volt (pl. ez történt az E, P, D esetében), mert az írásos nyelv memóriája akusztikus komponensekre válthat. Annak az esélye, hogy az akusztikusan hasonló betűket jobban olvassuk vissza, mint a vizuálisan hasonlókat, abban rejlik, hogy a betűk akusztikusan vannak kódolva (Conrad, 1964).

A hosszú távú memóriának jelenleg nincs megállapított kapacitása és hossza, működése egész életen át tarthat. A raktározása lehet sematikus vagy epizodikus (pl. születésnap, esküvő). Az epizodikus memória kódolása a szinaptikus transzmisszió strukturális változásából eredeztethető, vagyis az LTP-ből (long-term potentiation), és az STDP-ből (spike-timing-dependent plasticity) (27. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1310cink_967/#m1310cink_967 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1310cink_967/#m1310cink_967)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1310cink_967/#m1310cink_967)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

27. ábra. A Zn hatása a memória kialakulására, valamint a (rövid és hosszú távú) kontextuális tanulási folyamat molekuláris mechanizmusa

Forrás: Johansen et al. (2011)

Neuroanatómiailag a rövid távú memória átmeneti idegsejt-kapcsolódás: a prefrontális kortexhez és a fali lebenyhez kötődik. A hosszú távú memória kapcsolódása jóval stabilabb, és esszenciálisan a hippokampuszhoz köthető. A tanulás folyamata az idegsejtkapcsolatokhoz, az idegpályák változásához, a raktározás a DNS-metilációhoz és a prion génhez kapcsolódik, az alapja: a de novo fehérjeszintézis. A memóriát aktiváló gén indukciójának és a memóriát szuppresszáló gén gátlásának molekuláris alapja a DNS-metiláció/DNS-demetiláció, és ez a hosszú távú memória megmaradásához vezet.

A memória alapjában kétkomponensű: viselkedés- és fizikális szintű változás. Viselkedésszintű változás a félelmi kondicionálás, amely az asszociatív tanulás általános indexe, neuroanatómiailag amigdalafüggő, a hipotalamusztól független tanulási forma. A kortexfüggő félelem viszont az asszociatív tanulás hippokampuszfüggő formája.

Széles körben elterjedt az a nézet, hogy a hosszú távú potencírozás, az LTP, a hosszú távú plaszticitás modellje, vagyis másolja az idegpályákon belüli változásokat, amelyek a memória kialakulásának és raktározásának alapjai. Az NMDA-függő LTP-változásnak van egy korai szakasza, a szekundumoktól percekig tartó indukciós fázis, amely általában az NMDA-receptor aktivációjától, a 30–60 percig tartó változástól függ. A hetekig tartó késői szakasz viszont a transzkripció aktivációja, az új fehérjeszintézis folyamatánakmegvalósulása (Davis–Squire, 1984; McGaugh, 2000; Davis–Laroche, 2006).

Az NMDA-függő LTP (és az NMDA-független LTP) korai (indukciós) szakaszának főszereplője, valamint a tanulási folyamatok molekuláris alapja a MAPK-kaszkád (mitogénaktivált protein-kináz-kaszkád), amely szignalizációs kaszkádcsaládot reprezentál, prototípusa az extracelluláris szignálregulált kináznak, az Erk-nak. Az Erk tehát extracelluláris szignál, „kiszolgálója” a szinaptikus plaszticitásnak, az LTP-nek és a memóriának (Sweatt, 2001). A MAP-kináznak két izoformája van, a p44 MAPK és a p42 MAPK (Erk1 és Erk2); ezek az érett idegsejtekben expresszálódnak, és mint szignálintegrátorok vagy mint molekuláris detektorok szerepelnek. Valójában az idegsejtek extracelluláris szignáljaira adott válaszokat koordinálják.

Az Erk/MAPK-aktiváció jelentős szerepet játszik az LTP-indukcióban. Az aktiváció alapja egy sorozatos foszforiláció; az első MAPK foszforilálja a második MAPK-t a szerin- és treoninvégeken, majd a második MAPK foszforilálja duálisan a p44MAPK-t és a p42MAPK-t a treonin- és a tirozinvégeken (28. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1310cink_975/#m1310cink_975 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1310cink_975/#m1310cink_975)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1310cink_975/#m1310cink_975)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

28. ábra. a) Az LTP-indukció molekuláris mechanizmusa. b) Az LTP-folyamat, valamint a rövid és hosszú távú memória kialakulásának mechanizmusa

Forrás: Sanes, Lichtman (1999)

A szinaptikus plaszticitásban az in vitro vizsgálatok vezettek az Erk-aktivitás szükségességének felismeréséhez; a tanulási folyamatokban viszont az in vivo kísérletek vezettek eredményre. Példa az utóbbira a félelmi kondicionálás, amely az amigdalafüggő asszociatív tanulás általános indexének tekinthető, a kontextuális kondicionálás variánsként szolgál az asszociatív tanulás hippokampuszfüggő formájának monitorizálásához.

Lényeges megállapítás volt, hogy a kontextuális félelmi kondicionálás is Erk/MAPK-aktivációt eredményez a hippokampuszban. A vizsgálatokban az állatokat a kontextuális félelmi protokoll szerint kondicionálták, majd 1 órával a tréning után mérték az Erk-foszforilációt. A kondicionált állatoknál az Erk2-aktiváció jelentős emelkedést mutatott. A kontrollkísérletben („sham”-tréning) az Erk2-ben nem volt változás. Egy másik kontextuális félelmi protokollt alkalmazva (hang- és sokkhatás együtt) a robusztus asszociatív kondicionálás mellett az Erk1- és az Erk2-aktivációban is jelentős emelkedés mutatkozott. NMDA-receptor-gátlást alkalmazva az is bizonyítást nyert, hogy a tanuláshoz kapcsolódó Erk-aktiváláshoz NMDA-receptor-aktiváció is szükséges (Atkins–Baddeley, 1998). További széles körű vizsgálatok erősítették meg, hogy az emlősők félelmi kondicionálásához, vagyis az asszociatív tanuláshoz elengedhetetlenül szükséges az Erk-aktiváció (Sweatt, 2001).

További kérdésként merült fel annak a vizsgálata, hogy vajon a félelmi kondicionálásnál mutatkozó Erk-aktiváció blokádja egyidejűleg a tanulás blokádját jelenti-e. A kísérletekben az Erk1 és az Erk2 duális foszforilációjának specifikus inhibitorait (MEK-inhibitorok), a PDO98089-et és az SL327-et alkalmazták a kutatók a tréning előtt vagy közvetlenül a tréning után, egyidejűleg monitorozva a duális foszforilációt és az Erk-aktivációt. Megállapítást nyert, hogy az Erk-aktiváció gátlása a tanulás gátlását, a hosszú távú kondicionálás blokádját eredményezi. Széles körű megerősítést kapott az az állítás, hogy az asszociatív tanuláshoz Erk-aktiváció szükséges.

A térbeli tájékozódás a vizuális memória része, tesztje a Morris-féle vízi labirintusteszt (Morris water maze test), amely az állatok vizuális emlékezetének a kapacitását vizsgálja. Kezdeti vizsgálatok igazolták, hogy a térbeli tájékozódás hippokampuszfüggő (Bell–Adams, 1999), majd a Morris-féle labirintusteszt alkalmazásával bizonyítást nyert az is, hogy a térbeli tájékozódási tréning folyamán a hippokampuszban Erk-aktiváció történik, és ez hasonlóságot mutat a félelmi kondicionálásnál megfigyelt/mért Erk-aktivációval. Nyilvánvalóvá vált, hogy az Erk-aktiváció alapvetően szükséges a hosszú távú memória kialakulásához. Feltételezhető, hogy az Erk serkentői, köztük a cink (lásd 5.3. alfejezet), indirekt (vagy direkt) úton emelik az Erk-foszforilációt, így a tanulási kapacitást, a hosszú távú memória kialakulását (Sweatt, 2001).

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

Nyomtatott megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 087 3

Orvostudomány

A cink az élő szervezetek esszenciális mikroeleme. Nagy mennyiségben megtalálható az emberi agyban, az izmokban, a csontokban, a vesében, a májban, a prosztatában és a szemben is. Több száz enzim működésében vesz részt – részben közvetlenül a katalitikus reakciókban, részben az enzimfehérjék koordinátoraként. Jelentős strukturális funkciót tölt be számos transzkripciós faktor szerkezetének kialakításában és a sejtek közötti kommunikációban. Huszti Zsuzsa vizsgálódásának tárgya ezúttal az agy. A kötet külön fejezetekben tárgyalja a cink szerepét az idegsejtekben, a neurofziológiában, a neuoropatológiában, az Alzheimer-kórban (a betegség terápiájában), a memóriában. A szerző széles szakirodalmi bázisra támaszkodva összegzi az ismeretanyagot, és gazdag hivatkozási listával látja el a fejezeteket.

Hivatkozás: https://mersz.hu/huszti-cink-az-agyban//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero