Gen ogranicza zdolność uczenia się i zapamiętywania u myszy

Naukowcy z Emory University School of Medicine odkryli, że usunięcie niektórych genów u myszy może sprawić, że będzie bardziej inteligentna poprzez odblokowanie „tajemniczego” obszaru mózgu, uważanego za mało aktywny.

Myszy z zablokowanym genem RGS14 są w stanie lepiej zapamiętać teren obiektu, po którym się poruszają oraz sprawniej poruszać się w labiryntach niż pozostałe myszy, co sugeruje, że obecność RGS14 ogranicza niektóre formy uczenia się i zapamiętywania.

Wyniki badania opublikowano w internetowym wydaniu czasopisma naukowego Early Edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences.

John Hepler, profesor farmakologii na Emory University School of Medicine, powiedział, że razem z kolegami żartobliwie nazywają gen RGS14 „genem Homera Simpsona”, gdyż najwidoczniej ogranicza on umysłowe możliwości myszy.

RGS14 uaktywniany jest pierwotnie uaktywniany części CA2 hipokampu, obszaru mózgowego od lat znanego z udziału w utrwalaniu nowych wiadomości oraz w zapamiętywaniu faktów. Jednak, jak stwierdza Hepler, obszar CA2 znajduje się na uboczu, przez co niewiadomo do końca jakie są jego funkcje.

Gen RGS14, który występuje również u ludzi, zidentyfikowano ponad dziesięć lat temu. Hepler wraz ze swoim zespołem badawczym już wcześniej wykazali, że białko RGS14 może regulować kilka cząsteczek biorących udział w przetwarzaniu różnego rodzaju sygnałów w mózgu, które ważne są w zapamiętywaniu i nauce. Naukowcy uważają, że RGS14 jest kluczowym białkiem zarządzającym tymi sygnałami.

W celu zbadania funkcji RGS14 Sarah Emerson Lee, absolwentka współpracująca z Heplerem, opisała myszy z genem RGS14 wyłączonym przy użyciu techniki sterowania genetycznego (ang. gene targeting). We współpracy z Sereną Dudek, doktorem z National Institute of Environmental Health Sciences, naukowcy zbadali obszar CA2 pod kątem reakcji na stymulację elektryczną u myszy ze zmienionymi genami.

Wielu naukowców badało do tej pory zaangażowanie innych części hipokampu w długotrwałe wzmocnienie synaptyczne, proces umacniania więzi pomiędzy neuronami, które można zauważyć po zapisywaniu nowych informacji w pamięci lub przy sztucznej stymulacji w płytce Petriego. Obszar CA2 różni się od innych odpornością na wzmocnienie synaptyczne, a także tym, że neurony w CA2 są bardziej odporne na uszkodzenia przez udar niż neurony z innych części hipokampu.

Naukowców zdziwił fakt, że u myszy z wyłączonym genem RGS14 obszar CA2 był już zdolny do „silnego” wzmocnienia synaptycznego, co oznacza, że w reakcji na stymulację elektryczną neurony tworzyły silniejsze powiązania. W dodatku zdolność myszy z wyłączonym RGS14 do rozpoznawania przedmiotów umieszczonych wcześniej do ich klatek zwiększała się w porównaniu do zwykłych myszy. Również szybciej uczyły się one poruszać się w labiryncie wodnym z ukrytym wyjściem poprzez zapamiętywanie wzrokowe.

– Wyniki naszego badania stawiają wielki znak zapytania – dlaczego ludzie, lub myszy, posiadają gen, przez który jesteśmy mniej bystrzy, gen Homera Simpsona? – stwierdza Hepler. – Myślę, że tak naprawdę jeszcze nie posiadamy całkowitej wiedzy na ten temat. RGS14 może być kluczowym genem nadzorującym funkcjonowanie tej części mózgu, którego brak lub wyłączenie powoduje zakłócenie równowagi sygnałów ważnych w procesie uczenia się i zapamiętywania.

Brak RGS14 najwidoczniej nie szkodzi myszom, ale możliwe jest, że naukowcy nie byli do tej pory w stanie zauważyć innych możliwych zmian w funkcjach mózgu. – Poza zwiększoną odpornością na udar lub atak miejscowy (padaczkowy), niektóre rodzaje neuronów w CA2 nie występują u schizofreników, zaś utrata innego genu aktywowanego pierwotnie w obszarze CA2 prowadzi do zmian zachowań społecznych – zauważa Hepler.

– To sugeruje, że te myszy mogą nie zapominać różnych rzeczy tak łatwo jak inne, lub może cechuje je odmienne zachowanie lub wrażliwość na wspomniane ataki – powiedział. – Ale to tylko przypuszczenia.

Obecnie Emerson Lee przeprowadza badania nad niektórymi z tych założeń.

– Naszym cichym marzeniem jest, że może uda się kiedyś odnaleźć związek hamujący RGS14 lub całkowicie go wyłączy – dodał Hepler. – Może wtedy moglibyśmy zwiększać nasze zdolności poznawcze i uskutecznić procesy zapamiętywania.