Stosunkowo mało znany, ale naturalnie występujący w mózgu czynnik wzrostowy znacznie poprawia pamięć i zapobiega szybkiemu zapominaniu u szczurów. Niestety, jego dobroczynny wpływ na funkcje pamięciowe ujawnia się tylko w bardzo wąskim tzw. okienku czasowym, w którym pamięć okazuje się szczególnie wrażliwa na jego działanie.

Wspomniany czynnik wzrostowy znacznie poprawia zdolność zapamiętywania, a także zapobiega zapominaniu doświadczeń lękotwórczych u szczurów, ale musi dostać się do ośrodków pamięciowych w mózgu w krótkim czasie, gdy wspomnienia są jeszcze ulotne i podatne na zniekształcenia.

W badaniach, sfinansowanych przez amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH), zwierzęta, które potraktowano insulinopodobnym czynnikiem wzrostu IGF-II, odznaczały się wyjątkową pamięcią, która pozwalała im przez długi czas skutecznie unikać miejsca, w którym doznały wcześniej łagodnego szoku elektrycznego.

Tydzień Mózgu

"O ile wiemy, jest to pierwszy tego rodzaju przykład znacznej poprawy pamięci za pomocą substancji naturalnego pochodzenia, która bez trudu pokonuje barierę krew-mózg" - wyjaśnia stypendystka Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego (NIMH), dr Cristina Alberini.

Dr Alberini wraz ze swoimi współpracownikami uważa, że IGF-II może stać się potencjalnym celem dla leku, dzięki któremu możliwe będzie znaczne poprawienie pamięci u ludzi cierpiących z powodu zaburzeń tej funkcji mózgu.

"W miarę, jak wiemy coraz więcej o tego typu mechanizmach nabywania i wygaszania pamięci doznań lękowych, mamy również większą nadzieję, że uda się wykorzystać tę wiedzę w zajmowaniu się zagadnieniami klinicznymi, takimi jak zespół stresu pourazowego" - mówi dyrektor NIMH, dr Thomas R. Insel, zwracając jednocześnie uwagę na końcowe, czysto praktyczne znaczenie prowadzenia tego rodzaju badań.

Skuteczne leczenie zespołu stresu pourazowego mogłoby się przyczynić do poprawy jakości życia wielu milionów ludzi cierpiących z powodu tego zaburzenia w samych Stanach Zjednoczonych i na całym świecie, w tym żołnierzy, strażaków czy policjantów, ofiar przestępstw, klęsk żywiołowych, katastrof i wypadków.

Trwałość śladu pamięciowego jest związana z syntezą nowych białek i zachodzeniem zmian strukturalnych w obrębie połączeń między komórkami mózgu. Jednak jak wskazują wcześniejsze badania, owe zmiany, odpowiadające za poprawę pamięci, zachodzą tylko w okresie trwania ograniczonych czasowo okienek, w których wspomnienia ulegają konsolidacji, lub też w chwilę po wydobyciu wspomnień z magazynu pamięciowego, gdy ulegają konsolidacji ponownie.

Wyniki wcześniejszych badań naukowych pozwoliły na wysunięcie przypuszczenia, że IGF-II odgrywa jakąś rolę w przebiegu wcześniej wspomnianych procesów, które zachodzą w mózgowym ośrodku pamięci (hipokampie), gdzie IGF-II występuje w stosunkowo wysokim stężeniu. IGF-II, ciągle jeszcze mało poznany czynnik wzrostowy, pozostaje ważnym elementem mózgowego systemu odpowiedzialnego za regenerację tkanki nerwowej; jego aktywność jest szczególnie istotna w wieku rozwojowym, ale - niestety - spada wraz z wiekiem.

Aby ustalić, jak IGF-II wpływa na pamięć, zespół dr Alberini zastosował standardową procedurę awersyjnego treningu unikania. Śledzono poruszanie się szczurów w warunkach, w których szczury uczyły się kojarzyć zaciemniony obszar z łagodnym wstrząsem elektrycznym. Przyjęto, że im skuteczniej szczurom udaje się unikać zaciemnionego obszaru, tym lepsza jest ich pamięć bodźca lękotwórczego.

Przebiegający w ten sposób proces uczenia się prowadzi do znacznego wzrostu ilości IGF-II, naturalnie występującego w hipokampie. Ponadto, badacze wstrzykiwali szczurom dodatkowo uzyskany syntetycznie czynnik wzrostowy IGF-II do hipokampa. Dokonywali tego w czasie trwania wspomnianych wcześniej okienek czasowych, w których wspomnienia są podatne na działanie IGF-II i ma miejsce konsolidacja i ponowna konsolidacja śladu pamięciowego. Co godne uwagi, w wyniku podania syntetycznego IGF-II pamięć szczurów znacząco się poprawiła, a efekty uczenia się utrzymywały się nawet przez kilka tygodni. Dokładniejsze badanie zwierzęcych mózgów ujawniło, że IGF-II doprowadził do znacznego rozbudowania sieci połączeń międzykomórkowych i wzmocnienia innych mechanizmów odpowiedzialnych za pamięć długotrwałą, co nazywamy procesem długotrwałego wzmocnienia synaptycznego.

W ten sposób IGF-II doprowadza do poprawy pamięci, ale również odracza jej normalnie następujący zanik, czy też - po prostu - zapominanie - zauważa Alberini.

Naukowcom udało się wcześniej ustalić, że szczególna ulotność wspomnień, która występuje w sytuacji wydobywania śladu pamięciowego z magazynu pamięci długotrwałej, wymaga syntezy nowych białek w obszarze mózgu odpowiedzialnym za koordynację reakcji lękowych, to jest w jądrze migdałowatym, ale pod warunkiem, że wspomnienie powstało nie wcześniej niż w ciągu poprzednich dwóch tygodni.

W wyniku nowszych badań udało się odkryć, że poprawa pamięci związana z działaniem IGF-II we wspomnianym okienku czasowym (w którym dochodzi do rekonstrukcji wspomnienia) pozostawała zależna od zachodzącej w tym samym czasie syntezy nowych białek w hipokampie. Występowanie obu tych ograniczonych czasowo efektów można tłumaczyć stopniowym przesuwaniem się wraz z wiekiem obszaru mózgu, który jest w największym stopniu odpowiedzialny za przechowywanie wspomnień, z hipokampa ku zewnętrznemu płaszczowi mózgu (korze mózgowej).

Ponadto badania zespołu kierowanego przez dr Alberini wykazały, że czynnik wzrostowy IGF-II działa za pośrednictwem swojego własnego (specyficznego), równie słabo poznanego receptora, i jest zależny od aktywacji enzymu GSK3β oraz receptorów AMPA dla glutaminy (jednego z neuroprzekaźników), które również pozostają zaangażowane w procesy pamięciowe.

Dostępne dane sugerują, że IGF-II nie włącza nowych neuronów, a działa raczej na bazie już istniejących połączeń międzyneuronalnych (synaps), których działanie jest regulowane zarówno przez wspomniany enzym GSK3β, jak receptor AMPA.

Jak twierdzi Alberini, jej zespół rozważa obecnie kilka kierunków, którymi chciałby podążyć w swoich dalszych pracach badawczych. Naukowcy chcieliby, między innymi, uzyskać odpowiedź na pytanie, czy IGF-II może poprawiać również inne rodzaje pamięci, takie jak pamięć nabywana w procesie uczenia się przez wygaszanie, w którym lękotwórcze wspomnienie zostaje zastąpione przez wspomnienie poczucia bezpieczeństwa. Jeśli okazałoby się to możliwe, wyniki badań mogłyby dostarczyć wskazówek na temat nowych sposobów leczenia zaburzeń lękowych, w tym zespołu stresu pourazowego.

[Tłum./oprac. C. O. Reless]

Źródło: NIH

Referencje dokumentu: Chen DY, Stern SA, Garcia-Osta A, Saunier-Rebori B, Pollonini G, Bambah-Mukku D, Blitzer RD, Alberini CM. A critical role for IGF-II in memory consolidation and enhancement. 01/27/2011, Nature.