به گزارش زیستنا به نقل از Albert Einstein College of Medicine، دانشمندان کالج پزشکی آلبرت انیشتین دریافته‌اند همان‌طور که نمی‌توانید بدون شکستن تخم‌مرغ املت درست کنید، نمی‌توانید بدون آسیب DNA و التهاب مغز، خاطرات بلندمدت بسازید. یافته‌های غافلگیرکننده آن‌ها امروز به‌صورت آنلاین در مجله Nature منتشر شد.
دکتر جلنا رادولوویچ (Jelena Radulovic)، سرپرست این مطالعه و استاد علوم اعصاب، استاد روان‌پزشکی و علوم رفتاری در بخش علوم اعصاب در کالج پزشکی آلبرت انیشتین گفت: «التهاب نورون‌های مغز معمولاً چیز بدی در نظر گرفته می‌شود، چراکه می‌تواند منجر به مشکلات عصبی مانند بیماری آلزایمر و بیماری پارکینسون شود.» وی افزود: «اما یافته‌های ما حاکی از آن است که التهاب در نورون‌های خاصی در ناحیه هیپوکامپ مغز برای ایجاد خاطرات بلندمدت ضروری است.»
هیپوکامپ از دیرباز به‌عنوان مرکز حافظه مغز شناخته شده است. دکتر رادولوویچ و همکارانش دریافتند که هر محرک، چرخه‌ای از آسیب و ترمیم DNA را در نورون‌های خاص هیپوکامپ ایجاد می‌کند که منجر به مجموعه‌های حافظه پایدار می‌شود. این مجموعه‌ها خوشه‌هایی از سلول‌های مغزی هستند که تجارب گذشته ما را نشان می‌دهند. الیزابت وود (Elizabeth Wood)، دانشجوی دکترا و آنا سیکواریچ (Ana Cicvaric)، محقق پسادکترای آزمایشگاه رادولوویچ، نویسندگان نخست این مطالعه در کالج پزشکی آلبرت انیشتین بودند.
از شوک‌ها تا خاطرات پایدار
پژوهشگران این سازوکار ایجاد حافظه را با دادن شوک‌های مختصر و خفیف به موش‌ها کشف کردند. این شوک‌ها برای ایجاد خاطره از رویداد شوک (حافظه اپیزودیک) کافی بود. آن‌ها سپس نورون‌های ناحیه هیپوکامپ را تجزیه‌وتحلیل کردند و دریافتند که ژن‌های شرکت‌کننده در یک مسیر مهم پیام‌رسانی التهابی فعال شده‌اند.
دکتر رادولوویچ گفت: «ما فعال شدن قوی ژن‌های دخیل در مسیر گیرنده ۹ Toll-Like (Toll-Like Receptor 9) یا به‌اختصار TLR9 را مشاهده کردیم.» او ادامه داد: «این مسیر التهابی بیشتر برای تحریک پاسخ‌های ایمنی با شناسایی قطعات کوچک DNA پاتوژن شناخته شده است. بنابراین در ابتدا فرض کردیم مسیر TLR9 فعال شده است زیرا موش‌ها عفونتی داشته‌اند، اما با نگاهی دقیق‌تر، در کمال تعجب دریافتیم که TLR9 تنها در خوشه‌هایی از سلول‌های هیپوکامپ فعال می‌شود که آسیب DNA را نشان می‌دهند.» دکتر رادولوویچ مدیریت انستیتو تحقیقات روان‌پزشکی در مرکز مونتیفیوری انیشتین (Psychiatry Research Institute at Montefiore Einstein) را نیز بر عهده دارد.
فعالیت مغز به‌طورمعمول سبب شکستگی‌های کوچک در DNA می‌شود که طی چند دقیقه‌ترمیم می‌شوند. اما به نظر می‌رسد در این جمعیت از نورون‌های هیپوکامپ، آسیب DNA اساسی‌تر و پایدارتر است.
تحریک التهاب برای ایجاد خاطره
تجزیه‌وتحلیل بیشتر نشان داد که قطعات DNA، همراه با سایر مولکول‌های حاصل از آسیب DNA، از هسته آزاد شده‌اند و پس‌ازآن مسیر التهابی TLR9 در نورون‌ها فعال شد. این مسیر به‌نوبه خود کمپلکس‌های ترمیم DNA را تحریک می‌کند تا در مکانی غیرمعمول یعنی سانتروزوم ها (Centrosomes) تشکیل شوند. این اندامک‌ها در سیتوپلاسم بیشتر سلول‌های جانوری وجود دارند و برای هماهنگی تقسیم سلولی ضروری هستند. بااین‌حال در نورون‌ها – که تقسیم نمی‌شوند – سانتروزوم‌های تحریک‌شده در چرخه‌های ترمیم DNA شرکت کردند که به نظر می‌رسید هر یک از نورون‌ها را در مجموعه‌های حافظه سازمان‌دهی می‌کردند.
دکتر رادولوویچ گفت: «تقسیم سلول و پاسخ ایمنی در زندگی جانوران طی میلیون‌ها سال به‌شدت حفظ شده‌اند و حیات را قادر می‌سازند تا هم‌زمان با محافظت در برابر عوامل بیماری‌زای خارجی ادامه یابد». وی اضافه کرد: «به نظر می‌رسد که احتمالاً طی تکامل، نورون‌های هیپوکامپ این سازوکار حافظه مبتنی بر ایمنی را با ترکیب کردن پاسخ ایمنی مربوط به مسیر TLR9 حساس به DNA با عملکرد سانتروزوم ترمیم DNA در پیش گرفته‌اند تا بدون پیشرفت به سمت تقسیم سلولی خاطرات را ایجاد کنند.»
مقاومت در برابر ورودی اطلاعات خارجی
طی هفته‌ای که برای تکمیل فرآیند التهابی لازم بود، مشخص شد که نورون‌های رمزگذار حافظه موش به شیوه‌های مختلف تغییر کرده‌اند، از جمله در برابر محرک‌های محیطی جدید یا مشابه مقاوم‌تر شده‌اند. دکتر رادولوویچ گفت: «این نکته‌ای قابل‌توجه است.» او اضافه کرد: «چراکه اطلاعات همواره ما را در بر گرفته‌اند و نورون‌هایی که خاطرات را رمزگذاری می‌کنند باید اطلاعاتی را که قبلاً به دست آورده‌اند حفظ کنند و با ورودی‌های جدید دچار سردرگمی نشوند.»
نکته مهم آن است که پژوهشگران دریافتند که مسدود کردن مسیر التهابی TLR9 در نورون‌های هیپوکامپ نه‌تنها از ایجاد خاطرات طولانی‌مدت در موش‌ها جلوگیری می‌کند، بلکه سبب ناپایداری اساسی در ژنوم می‌شود. به‌عبارت‌دیگر باعث آسیب بسیار زیاد DNA در این نورون‌ها می‌شود.
دکتر رادولوویچ گفت: «ناپایداری ژنومی به‌عنوان نشانه بارز پیری سریع و نیز سرطان و اختلالات روان‌پزشکی و تحلیل‌برنده اعصاب مانند آلزایمر در نظر گرفته می‌شود.» وی افزود: «داروهایی که مسیر TLR9 را مهار می‌کنند برای تسکین علائم کووید طولانی پیشنهاد شده‌اند. باوجوداین باید احتیاط کرد زیرا مهار کامل مسیر TLR9 ممکن است خطرات قابل‌توجهی برای سلامت در بر داشته باشد.»
منبع: Albert Einstein College of Medicine
Journal Reference:
Jovasevic, Vladimir, Elizabeth M. Wood, Ana Cicvaric, Hui Zhang, Zorica Petrovic, Anna Carboncino, Kendra K. Parker, et al. “Formation of Memory Assemblies through the DNA-Sensing TLR9 Pathway.” Nature ۶۲۸, no. 8006 (April 2024): 145–۵۳. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07220-7.