دستکاری سلول‌های مغزی خاطرات مرتبط با ترس را از بین می برند

یک مطالعه جدید نشان داد که با استفاده از نور، می‌توان فعالیت آستروسیت‌ها را تغییر داد و از نگهداری بلندمدت خاطرات مرتبط با ترس جلوگیری کرد.

به گزارش تک‌ناک، این یافته‌ها می‌تواند راه‌حلی برای درمان اختلالات مربوط به حافظه ترس، مانند اختلال استرس پس از سانحه (PTSD) باشند. همچنین به شواهدی درباره نقش سلول‌های مهم غیرعصبی مغز به نام آستروسیت‌ها در حافظه اضافه می‌کند.

آستروسیت‌ها، سلول‌های ستاره‌ای و دم‌داری هستند که بیشتر سلول‌های سیستم عصبی مرکزی را تشکیل می‌دهند، همچنین وظایف متابولیکی، ساختاری و محافظتی عصبی در مغز دارند. اما دانشمندان به‌ تدریج متوجه شده‌اند که این سلول‌ها نقش مهمی در حافظه نیز ایفا می‌کنند.

در یک مطالعه جدید، محققان دانشگاه توهوکو در ژاپن دریافتند که بخشی از فرایند تشکیل حافظه به آستروسیت‌ها وابسته است و استفاده از نور برای دستکاری این سلول‌ها می‌تواند مانع از نگهداری بلندمدت خاطرات، به‌ ویژه خاطرات مرتبط با ترس شود.

کوجی ماتسویی، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: «ما باور داریم که این تحقیق ممکن است نحوه درک ما از تشکیل حافظه را تغییر دهد. اثر آستروسیت‌ها بر حافظه به زمینه‌های مختلفی بستگی دارد، که از جمله آنها عوامل ذهنی، اجتماعی یا محیطی است.»

محققان با جراحی، فیبرهای نوری را در مغز موش‌ها درست بالای قسمت آمیگدال قاعده جانبی قدامی (aBLA) کاشتند. این ناحیه نقش حیاتی در ابراز رفتار و خاطراتی که توسط ترس برانگیخته می‌شوند، ایفا می‌کند.

سپس از اپتوژنتیک استفاده کردند تا فعالیت آنها را با دقت بالا با استفاده از نور کنترل و نظارت کنند. به این ترتیب، آستروسیت‌ها در آن منطقه با نور فعال شدند. اپتوژنتیک روشی است که در آن ژن‌های پروتئین‌های حساس به نور به سلول‌های خاص مغزی وارد می‌شوند.

موش‌ها به طور ژنتیکی مهندسی شده بودند تا پروتئین‌هایی به نام کانال‌رودوپسین-۲ (ChR2) یا آرکائرودوپسین (ArchT) را فقط در آستروسیت‌ها فعال کنند.

این پروتئین‌ها که از جلبک‌ها و باکتری‌ها گرفته شده‌اند، مانند کانال‌های یونی حساس به نور عمل می‌کنند. وقتی این پروتئین‌ها در سلول‌های دیگر فعال شوند، امکان استفاده از نور برای کنترل ویژگی‌هایی مثل تحریک‌پذیری الکتریکی و اسیدیته داخل سلول فراهم می‌شود.

کانال ChR2 به پروتون‌ها (یون‌های هیدروژن) بسیار نفوذپذیر است، به‌ طوری‌که وقتی این کانال باز می‌شود، آستروسیت اسیدی می‌گردد. در مقابل، پروتئین‌های ArchT پروتون‌ها را از داخل سلول پمپ می‌کنند و باعث می‌شوند سلول قلیایی شود.

برای ایجاد و ذخیره خاطرات مرتبط با ترس، به موش‌ها شوک الکتریکی داده شد. وقتی یک موش شوک الکتریکی دریافت می‌کند، ابتدا واکنش فرار نشان می‌دهد و بعد سرجای خود خشک می‌شود.

این واکنش خشک شدن نشانه‌ای از ترس است. ترسی که ناشی از شوک الکتریکی به پای حیوان می‌باشد اغلب به‌ طور قوی به‌ عنوان یک خاطره مرتبط با ترس در ذهن موش ثبت می‌شود.

موش‌هایی که آستروسیت‌های آنها با استفاده از نور فعال شده بود، بلافاصله پس از دریافت شوک پا، ۲۴ ساعت بعد واکنش کمتری نشان دادند، که نشان می‌دهد فعال‌سازی نور از ذخیره شدن خاطره ترس جلوگیری کرده است.

جالب این است ‌که شش دقیقه پس از درمان، موش‌ها همان میزان خشک شدن از ترس را مانند موش‌های درمان‌نشده از خود نشان دادند، که نشان‌دهنده سالم بودن حافظه کوتاه‌مدت آنها بود.

با وجود این، محققان متوجه شدند که یک بازه زمانی وجود دارد، که در آن فعال‌سازی نور ChR2 هنوز مؤثر است. در یک گروه‌ از موش‌ها، فعال‌سازی نور ۳۳ دقیقه پس از شوک انجام شد و هیچ تأثیری بر واکنش خشک شدن از ترس موش‌ها نداشت.

محققان گفتند: «این نتیجه نشان می‌دهد که دخالت در تشکیل حافظه بلندمدت فقط زمانی مؤثر است که فعال‌سازی نور ChR2 در یک بازه زمانی باریک پس از شوک پا انجام شود.»

وقتی آستروسیت‌های موش‌ها با نور فعال شدند، واکنش‌های متفاوتی دیده شد. فعال‌سازی نور ArchT در آستروسیت‌ها واکنش ترس بعد از یک شوک خفیف را تغییر نداد، اما با یک شوک شدید پا، کاهش ترس زیادی مشاهده شد.

محققان نتیجه گرفتند که فعال‌سازی نور ArchT فقط در برابر واکنش‌های شدید ناشی از ترس مؤثر است.

وقتی محققان حافظه موش‌ها را سه هفته بعد، آزمایش کردند ترس آنها همچنان ثابت باقی مانده بود، که نشان می‌دهد فعال‌سازی نور ArchT جلوی از بین رفتن خاطرات مرتبط با ترس را گرفته است.

محققان گفتند که این یافته‌ها می‌توانند راه‌های جدیدی برای درمان اختلالاتی مثل PTSD باز کنند و در آینده باید بررسی نمایند که آیا اثرات مشابهی در دیگر انواع حافظه نیز وجود دارد یا خیر.

این مطالعه در مجله GLIA منتشر شده است.