Nieuwe studie toont aan dat het mogelijk zou kunnen zijn om geheugen tussen organismen over te dragen door RNA van een getraind organisme naar een ongetraind organisme over te brengen
RNA of ribonucleïnezuur is de cellulaire 'boodschapper' die codeert voor eiwitten en de instructies van het DNA naar andere delen van de cel brengt. Het is aangetoond dat ze betrokken zijn bij langdurige geheugen in slakken, muizen enz. Ze beïnvloeden ook chemische tags in het DNA en controleren dus de genschakelaar aan en uit. Deze RNA's vervullen vele functies, waaronder de regulering van verschillende processen in de cel die cruciaal zijn voor ontwikkeling en bij ziekten.
RNA's houden de sleutel in handen
Het is algemeen bekend in de neurowetenschappen dat het langetermijngeheugen wordt opgeslagen in verbindingen tussen de hersencellen (verbindingen worden synapsen genoemd) en elk neuron in onze hersenen heeft talloze synapsen. In een studie gepubliceerd in eNeuro, suggereren onderzoekers dat opslag van geheugen verandering in genexpressie kan inhouden die wordt veroorzaakt door niet-coderende ribonucleïnezuren (RNA's) en dat geheugen kan worden opgeslagen in de kern van neuronen, waarbij deze RNA's de sleutel vormen. Onderzoekers beweren dat ze 'geheugen hebben overgedragen' tussen twee zeeslakken, waarvan de ene een getraind organisme was en de andere ongetraind door de kracht van dergelijke RNA's te gebruiken. Deze doorbraak onder leiding van David Glanzman van de University of California Los Angeles kan ons meer informatie geven over waar het geheugen is opgeslagen en wat de onderliggende basis ervan is. De zeeslak (Aplysia californica) werd specifiek gekozen voor het onderzoek omdat het wordt beschouwd als een briljant model om geheugen en hersenen te analyseren. Er is ook veel informatie beschikbaar over de meest simplistische vorm van "leren" die door dit organisme wordt gedaan, namelijk het maken van langetermijnherinneringen. Deze vijf centimeter lange slakken hebben grote neuronen waarmee relatief eenvoudig te werken is. En de meeste processen in cellen en moleculen zijn vergelijkbaar tussen zeeslakken en mensen. Het is interessant om op te merken dat slakken slechts ongeveer 20000 neuronen hebben, vergeleken met meer dan 100 miljard bij mensen!
"Geheugenoverdracht" in slakken?
Onderzoekers begonnen hun experimenten door eerst de slakken te "trainen". Deze slakken kregen na een interval van 20 minuten vijf milde elektrische schokken aan hun staart en kregen na een dag opnieuw vijf van dergelijke schokken. Deze schokken zorgden ervoor dat de slakken een verwacht ontwenningssymptoom vertoonden om zichzelf te verdedigen - een actie om zichzelf te beschermen tegen dreigend kwaad, voornamelijk omdat deze schokken de prikkelbaarheid van sensorische neuronen in de hersenen verhoogden. Dus zelfs als de slakken, die de schokken hadden ontvangen, werden getikt, vertoonden ze deze onwillekeurige verdedigingsreflex die gemiddeld 50 seconden duurde. Dit wordt 'sensibilisatie' of een soort leren genoemd. Ter vergelijking: de slakken die de schokken niet hadden ontvangen, liepen een korte duur van ongeveer een seconde op toen ze werden getikt. Onderzoekers haalden RNA's uit het zenuwstelsel (hersencellen) van de groep 'getrainde slakken' (die de schokken hadden ontvangen en dus gesensibiliseerd) en injecteerden ze in een controlegroep van 'ongetrainde slakken' - die de schokken niet hadden gekregen. De training verwijst in feite naar 'ervaring opdoen'. Onderzoekers namen de hersencellen van getrainde slakken en kweekten ze in het laboratorium dat ze vervolgens gebruikten om de ongetrainde neuronen van ongetrainde slakken te wassen. Het RNA van een getrainde zeeslak werd gebruikt om een "engram" - een kunstmatig geheugen - te creëren in een ongetraind organisme van dezelfde soort. Dit zorgde voor een gesensibiliseerde respons die gemiddeld 40 seconden duurde bij ongetrainde slakken en alsof ze zelf de schokken hadden ontvangen en getraind waren. Deze resultaten suggereerden mogelijke 'overdracht van geheugen' van ongetrainde naar getrainde organismen en geven aan dat RNA's kunnen worden gebruikt om het geheugen in een organisme te wijzigen. Deze studie verduidelijkt ons begrip van hoe betrokken RNA's zijn bij de vorming en opslag van geheugen en dat ze misschien niet alleen de 'boodschappers' zijn zoals we ze kennen.
Gevolgen voor neurowetenschap
Om dit werk voort te zetten, willen onderzoekers de exacte RNA's identificeren die kunnen worden gebruikt voor 'geheugenoverdracht'. Dit werk opent ook de mogelijkheid om soortgelijke experimenten te repliceren in andere organismen, waaronder mensen. Het werk wordt door veel specialisten met scepsis bekeken en niet bestempeld als een daadwerkelijke 'overdracht van persoonlijke herinnering'. Onderzoekers benadrukken wel dat hun resultaten relevant kunnen zijn voor een specifiek type geheugen en niet voor het 'gepersonaliseerde' geheugen in het algemeen. De menselijke geest is nog steeds een raadselachtig mysterie voor neurowetenschappers, aangezien er heel weinig bekend is en het een grote uitdaging is om meer te proberen te begrijpen over hoe het werkt. Als deze studie ons begrip echter ondersteunt en ook bij mensen werkt, kan dit ertoe leiden dat we misschien 'de pijn van droevige herinneringen verminderen' of zelfs herinneringen herstellen of wakker maken, wat voor de meeste neurowetenschappers volkomen vergezocht klinkt. Het kan het meest gunstig zijn bij de ziekte van Alzheimer of posttraumatische stressstoornis.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Bédécarrats A 2018. RNA van getrainde aplysia kan een epigenetisch engram induceren voor langdurige sensibilisatie bij ongetrainde aplysia. ENEURO.
https://doi.org/10.1523/ENEURO.0038-18.2018
***
