Az engramsejtek a hippokampuszban és az agy más részein is megtalálhatók, az elmúlt évek kutatásai alapján pedig úgy tűnik, hogy azok specifikus emlékekhez köthető hálózatokat hoznak létre, az emlék felidézésekor pedig ismét aktiválják ezt a hálózatot. A mögöttes molekuláris folyamatokról ugyanakkor mostanáig kevés információ állt rendelkezésünkre. A kutatók azt már tudták, hogy az emlékek formálódása során az első szakaszban az IEG (immediate early genes) géncsoport aktiválódik, majd működésük kisvártatva visszaáll a korábbi szintre. Az MIT kutatóit mindenekelőtt az érdekelte, hogy mi történik ezután. Asaf Marco, a tanulmány vezető szerzője szerint az emlékek formálódása összetett és precízen irányított folyamat, amely órákon, napokon, de akár hónapokon keresztül is eltarthat. Ilyenkor több szakaszban történik a génkifejeződés és fehérjeszintézis, amelyek nyomán az idegsejtek közti kapcsolatok erősebbé és gyorsabbá válnak. A csapat feltételezése alapján a hullámokat epigenomikai változások irányítása alatt áll, vagyis

a kromatinban végbemenő kémiai változások határozzák meg, hogy melyik gén mennyire hozzáférhető.

Li-Huei Tsai, a kutatás másik szerzője korábbi vizsgálatai során már kimutatta, hogy ha a kromatint hozzáférhetetlenné tévő enzimek túlságosan aktívak, az akadályozhatja az új emlékek keletkezését. Az epigenomikai változások részletes tanulmányozásához a szakértők ezért speciális egereket tenyésztettek, amelyekben a hippokampusz engramsejtjei állandó fluoreszcens címkét kaptak, ha részt vettek egy emlék formálódásában. Az állatokat enyhe áramütés érte, amit megtanultak egy konkrét ketreccel azonosítani. Amint az emlék elkezdett rögzülni az agyban, a folyamatban részt vevő idegsejtek egy sárga fluoreszcens fehérje termelésébe kezdtek. Ezeket a sejteket a kutatás vezetői rendszeresen ellenőrizték, mert tudni akarták, mi lesz velük órákkal vagy napokkal az áramütést követően, illetve mi történik az emlék felidéződésénél. Eredményeik alapján az emlék formálódásának első részében a DNS több szakaszában változások történtek a kromatinban: a DNS fellazult, és egyes részei jobban hozzáférhetővé válnak.

A kutatók legnagyobb megdöbbenésére ezen részek közül szinte egyik sem tartalmazott géneket.

Ehelyett úgynevezett enhancer szakaszok keletkeztek, amelyek támogatják a génműködés fokozását. A kezdeti fázisban így a génkifejeződés változatlan maradt, viszont megkezdődött az erre való felkészülés. Öt nappal később aztán az emlék megszilárdulását tapasztalták, az idegsejti kapcsolatok pedig erősebbé váltak. Az enhancerek körüli kormatin szerkezete közben úgy módosult, hogy a szakaszok közelebb kerültek az általuk szabályozott génekhez. Utóbbi gének továbbra sem aktiválódtak, ám minden feltétel adott volt bekapcsolódásukhoz arra az esetre, ha az emlék felidéződik. A következő fázisban a kutatók néhány egeret visszahelyeztek az áramütések helyszínéül szolgáló ketrecbe, ahol az emlék újraaktiválódott. Az emléket tároló engramsejtekben az enhancer szakaszok beindították célgénjeiket, és ezáltal egy új génkifejeződési hullámot. Az aktivált gének egy részéről ráadásul az idegsejtek közti kommunikációban részt vevő fehérjék is szintetizálódtak, megerősítve az azok közti kapcsolatokat. Ezen kívül

az információt más idegsejtektől felvevő nyúlványok, a dendritek is módosultak, ami ismételten bebizonyította a kapcsolatok megszilárdulását.

Azt külön nem vizsgálták meg, hogy az epigenomikai módosulások mennyi ideig állnak fenn, de talán hónapokig is. A következő projekt során a folyamatok még alaposabb felderítése mellett a kutatók így azt is tanulmányozzák, hogy hogyan változik a mechanizmus az emlékezés és emlékképzés zavarával járó betegségek, például Alzheimer-kór esetén.

(Fotó: Pixabay)