מעכב למידה, מגביר שיכחה

חוקרים זיהו חלבון הממלא תפקיד מפתח במחיקת זיכרונות

מרית סלוין

לפני שנתיים זכה חוקר המוח אריק קנדל בפרס נובל על תרומתו לפענוח
המנגנונים המולקולריים של תהליכי הלמידה והזיכרון. קנדל ערך את מחקריו
על חילזון ימי חסר קונכיה בשם אפלזיה. אבל תהליכי הלמידה והזיכרון שגילה
אצל האפלזיה קיימים, כך התברר מאוחר יותר, גם אצל בעלי חוליות.

קנדל הראה כי הזיכרון קשור בשינויים ביעילות התקשורת בין תאי עצב.
השינויים האלה מתחוללים בעיקר בסינפסות – הצמתים העצביים שבהם נפגשים
שני תאי עצב. מקצה תא עצב אחד משתחרר נוירוטרנסמיטור (מתווך עצבי) הנקשר
לקולטנים בתא השני, ואלה מעוררים מתח חשמלי בתא זה. בעת הלמידה גדלה
כמות הנוירוטרנסמיטור המשתחררת והנקלטת, והיא יורדת בהדרגה בזמן
השיכחה.

מה גורם לשחרור המוגבר של הנוירוטרנסמיטור בסינפסה? קנדל מצא כי הלמידה
מפעילה בתאי העצב מערך של מולקולות הגורמות לשינוי זמני בחלבונים
המעורבים בתקשורת העצבית. המשותף לשינויים אלה הוא תהליך כימי הנקרא
זירחון, שבו אנזימים מדביקים מולקולת זרחן לחלבונים מסוימים. קיים גם
תהליך הפוך, שבו אנזימים אחרים מסירים את מולקולת הזרחן. החלבונים
המזורחנים גורמים לשינויים בסינפסות, המאיצים את העברת האותות העצביים;
לעומת זאת הסרת הזרחן מפסיקה את התהליך.

אפשר להבחין בין שתי צורות זיכרון (למידה היא תהליך היצירה של הזיכרון):
זיכרון לטווח קצר, הנמשך שעות, וזיכרון לטווח ארוך, הנמשך ימים, שבועות
ושנים. בזיכרון לטווח ארוך, חלבונים שעברו זירחון נכנסים לגרעין התא
ומפעילים גנים. תוצריהם של הגנים גורמים לשינויים מבניים בתא העצב. התא
מצמיח שלוחות חדשות שמאיצות את התקשורת עם תאי עצב אחרים, ונוצרות
סינפסות גדולות המחישות את מעבר האותות העצביים. מחיקת השינויים האלה
אטית יותר, והזיכרון מתקיים לאורך זמן.

קבוצת מחקר מהמוסד הפדרלי השווייצי לטכנולוגיה בציריך, בראשות דויד ז'נו,
עשתה כעת צעד נוסף בדרך לפענוח מנגנוני הלמידה והזיכרון. החוקרים,
שמחקרם התפרסם בשבוע שעבר בכתב העת “,”Nature דיווחו שהם מצאו חלבון
האחראי על השיכחה.

החוקרים השווייצים הסתמכו על מחקרים קודמים שרמזו על קיומו של גורם
מולקולרי המפחית את יעילות התקשורת העצבית ובדרך זו מעכב תהליכי למידה.
החוקרים חשדו שגורם זה נמנה עם משפחת המולקולות המעורבת בהדבקה או בהסרה
של מולקולת זרחן, ובחרו לבדוק את אחת המולקולות האלה – אנזים ששמו .PP1
על מנת לבדוק את תפקיד ,PP1 הם יצרו זן של עכברים המייצרים חלבון המעכב
את פעילות .PP1 את החלבון המעכב יכלו החוקרים להפעיל ולהשבית מפעולה
כרצונם.

החוקרים אימנו את העכברים להכיר אובייקטים חדשים. קבוצה אחת למדה זאת
בצורה הדרגתית ובמרווחי זמן קצובים; הקבוצה השנייה למדה במרוכז. לאחר
הלימוד נבדק הזיכרון של שתי הקבוצות על סמך התנהגותן, ונמדדה מידת
הפעילות של PP1 במוח.

בעכברים שלמדו במרוכז הלימוד לא היה יעיל: הם התקשו להכיר את האובייקטים.
כמו כן, במוחם נמצאה פעילות גבוהה של ,PP1 שפגע ככל הנראה ביעילות
הלמידה. בחיות שבהן הלימוד נעשה בהדרגה ובמרווחי זמן הלימוד היה יעיל
והפעילות של PP1 היתה נמוכה. אך יותר מכך: כשהחוקרים הפעילו את החלבון
המעכב PP1 במהלך הלימוד המרוכז, השתפרה הלמידה והעכברים הגיעו לאותן
תוצאות כמו העכברים שלמדו בהדרגה. PP1 מעכב איפוא את יצירת הזיכרון בעת
לימוד מרוכז.

השאלה הבאה שביקשו החוקרים לבדוק היתה אם PP1 מאיץ את תהליכי השיכחה לאחר
שהזיכרון נוצר. הם אימנו עכברים למצוא פלטפורמה שהיתה מוסתרת בתוך
בריכה. במשך זמן מה לאחר האימון העכברים הצליחו למצוא את הפלטפורמה, אך
עם הזמן זיכרונם הלך ודעך וביצועיהם הידרדרו. כאשר החוקרים עיכבו את
פעילות PP1 בחלק מהעכברים שאומנו קודם לכן למצוא את הפלטפורמה, התברר
שעכברים אלה זכרו איך להגיע לפלטפורמה 4 עד 6 שבועות לאחר שהעכברים
האחרים שכחו זאת.

מעודדים מהממצא הזה, בדקו החוקרים אם PP1 מעורב גם בתהליך השיכחה שמתרחש
בעת ההזדקנות. בהזדקנות הלמידה קשה יותר והשיכחה גדלה. הסברה היא שהסיבה
לכך היא שינויים בלתי הפיכים המתרחשים בתאי העצב במוח. על מנת לבדוק זאת
ערכו החוקרים את מבחן הפלטפורמה לעכברים מבוגרים; הם נוכחו לדעת שעיכוב
PP1 משפר אצלם את הלמידה ומונע את הידרדרות הזיכרון. לדברי החוקרים,
תוצאות הניסוי מצביעות על כך ששיכחה בגיל הזיקנה אינה נובעת בהכרח
משינויים בלתי הפיכים בתאי העצב, אלא ממעורבות פעילה של .PP1 גילוי זה
פותח אפשרויות לטיפול תרופתי לשיפור הזיכרון אצל זקנים.

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~318195516~~~58&SiteName=hayadan