Një ekip nga Instituti i Neuroshkencave, një qendër e përbashkët e Këshillit Kombëtar të Kërkimeve Spanjolle (CSIC) dhe Universitetit Miguel Hernández të Elche-s , ka përshkruar për herë të parë një qark trunor që është thelbësor për orientimin dhe kujtesën se ku ndodhen gjërat. Hulumtimi, i kryer te minjtë, përqendrohet në hipokampus, një strukturë kyçe për kujtesën dhe orientimin , dhe tregon se si dy hemisferat e tij komunikojnë për të mbështetur kujtesën hapësinore.
Rezultatet, të botuara në revistën Cell Reports , tregojnë gjithashtu një lidhje të drejtpërdrejtë me çrregullime psikiatrike siç është skizofrenia. Kur ky qark ndryshohet në një model shtazor me një mutacion ekuivalent me fshirjen njerëzore 22q11.2, problemet e kujtesës hapësinore rriten dhe komunikimi midis hemisferave zvogëlohet, gjë që mund të ndihmojë për të kuptuar më mirë origjinën e disa deficiteve njohëse.
Një urë midis hemisferave në hipokampus
Hipokampusi, i vendosur thellë brenda lobit temporal, konsiderohet si një nga rajonet e trurit thelbësore për kujtesën dhe orientimin . Edhe pse dihej se ishte i përfshirë në formimin e kujtimeve dhe hartave mendore të mjedisit, shumë më pak dihej se si dy gjysmat e tij komunikojnë për të koordinuar këto funksione.
Grupi i udhëhequr nga neuroshkencëtari Félix Leroy , kreu i Laboratorit të Njohjes dhe Ndërveprimeve Sociale në Institutin e Neuroshkencave, ka identifikuar një rrugë të drejtpërdrejtë midis të dy anëve të hipokampusit. Në mënyrë specifike, ata vunë re se neuronet në rajonin CA1 të hemisferës së djathtë dërgojnë projeksione në pjesën e poshtme të formacionit hipokampal në hemisferën e majtë, të ashtuquajturin subikulum.
Sipas fjalëve të ekipit, ky projeksion vepron si një "urë" e vërtetë nervore ndërhemisferike . Në këtë mënyrë, informacioni hapësinor nga njëra anë e hipokampusit mund të integrohet me atë nga ana tjetër, duke lejuar ndërtimin e një harte koherente të mjedisit. Pa këto lidhje, rrjedha e të dhënave midis hemisferave zvogëlohet dhe aftësia për t'u orientuar në hapësirë vuan.
Studiuesja Noelia Sofía de León Reyes , autorja e parë e studimit, shpjegon se ky grup neuronesh i lejon trurit të kombinojë sinjalet e nevojshme për të ditur "ku jemi dhe ku po lëvizim". Subikulumi, i cili merr këto projeksione, është një zonë kyçe dalëse e hipokampusit, duke e bërë këtë qark të vendosur strategjikisht për përpunimin e informacionit hapësinor.
Deri më tani, lidhjet specifike që qeverisin komunikimin midis hemisferave në zonat e kujtesës ishin kryesisht territor i paeksploruar. Ky studim, pra, ofron një pjesë strukturore që mungon në enigmën se si dy anët e trurit koordinohen për detyra komplekse njohëse.
Qark i nevojshëm për të mbajtur mend vendet dhe për të orientuar veten
Për të testuar nëse kjo “urë” midis hemisferave është vërtet thelbësore për kujtesën hapësinore, ekipi përdori një kombinim të teknikave të gjurmimit nervor dhe mjeteve optogjenetike . Gjurmimi nervor i lejoi ata të ndiqnin rrugën e projeksioneve nga CA1 e djathtë në nën-hekurudhën e majtë. Ndërkohë, optogjenetika u dha atyre mundësinë për të aktivizuar ose heshtur grupe specifike të neuroneve duke përdorur dritën.
Falë kësaj qasjeje, shkencëtarët ishin në gjendje të bllokonin në mënyrë selektive lidhjen ndërhemisferike te minjtë dhe të vëzhgonin se si ndryshonte sjellja e tyre në teste të ndryshme njohëse. Kur qarku u ndërpre, kafshët treguan vështirësi në kujtimin e pozicionit të objekteve dhe në marrjen e vendimeve në detyrat që kërkonin përdorimin e kujtesës hapësinore.
Në këto teste, minjtë duhej të mbështeteshin në sinjalet mjedisore për të zgjedhur rrugë ose për të gjetur sende, vendndodhjen e të cilave e kishin mësuar më parë. Duke shtypur komunikimin midis CA1 të djathtë dhe nën-qarkut të majtë, saktësia e këtyre vendimeve u ul ndjeshëm, duke treguar se qarku është një komponent funksional dhe jo thjesht instalime elektrike ndihmëse.
Është interesante se aftësi të tjera, të tilla si reagimi ndaj ankthit ose njohja bazë e objekteve, mbetën praktikisht të paprekura . Ky detaj është i rëndësishëm sepse sugjeron që rruga e zbuluar është e specializuar në kujtesën hapësinore, në vend që të ndikojë në procese të shumta njohëse në një mënyrë të përgjithshme.
Sipas Leroy, zbulimi tregon se kjo rrugë nervore është “e nevojshme për funksionet themelore njohëse”, konkretisht ato që na lejojnë të dimë se ku ndodhemi dhe si të arrijmë në një pikë specifike. Në praktikë, do të ishte një nga mekanizmat që mbështesin “hartën tonë mendore” të botës përreth nesh.
Marrëdhënia me skizofreninë dhe delecionin 22q11.2
Përveç analizimit të qarkut te minjtë e shëndetshëm, studiuesit studiuan funksionin e tij në një model miu me një ndryshim gjenetik ekuivalent me delecionin njerëzor 22q11.2 . Ky mikrodelecion shoqërohet te njerëzit me një rrezik në rritje të zhvillimit të skizofrenisë dhe çrregullimeve të tjera neuropsikiatrike.
Tek këto kafshë, ekipi vëzhgoi jo vetëm vështirësi të theksuara në testet e kujtesës hapësinore , por edhe një reduktim të qartë të lidhjeve ndërhemisferike në hipokampus. Konkretisht, "ura" midis CA1 të djathtë dhe subikulumit të majtë u duk e dëmtuar krahasuar me minjtë pa ndryshime gjenetike.
Të dhënat tregojnë se kur ky qark është i kompromentuar, ndikohet edhe aftësia për t'u orientuar dhe për të mbajtur mend vendet. Ky korrelacion përforcon hipotezën se një shkëputje ndërhemisferike mund të jetë një nga faktorët që kontribuojnë në problemet njohëse të pranishme në disa çrregullime psikiatrike.
Studimi zbuloi gjithashtu se, megjithëse ndryshimi gjenetik ndodh tek të dy gjinitë, meshkujt treguan deficite më të theksuara në disa detyra të kujtesës hapësinore. Ky zbulim sugjeron ndryshime të mundshme në cenueshmëri bazuar në seks, një aspekt që mund të merret në konsideratë në hulumtimet e ardhshme mbi rrezikun dhe përparimin e sëmundjes.
Të marra së bashku, këto rezultate e pozicionojnë këtë qark si një lidhje të mundshme midis ndryshimeve gjenetike, organizimit të trurit dhe simptomave njohëse . Ai ende nuk konsiderohet një shënues diagnostikues në vetvete, por më tepër një objektiv premtues për të kuptuar pse disa pacientë shfaqin dëmtime specifike në orientimin dhe përpunimin hapësinor.
Nga modelet shtazore te aplikimet klinike në të ardhmen
Autorët theksojnë se kjo punë është kryer tërësisht në modele shtazore, konkretisht minj , por ata tregojnë për aplikime të mundshme tek njerëzit në planin afatmesëm dhe afatgjatë. Një nga rrugët më premtuese që ata identifikojnë është studimi i këtyre llojeve të lidhjeve duke përdorur teknika të përparuara neuroimazherie, të tilla si traktografia, në kombinim me teste njohëse të fokusuara në kujtesën hapësinore.
Nëse rrugë të ngjashme midis rajoneve homologe të hipokampusit do të konfirmoheshin te njerëzit, mund të zhvilloheshin protokolle vlerësimi që integrojnë imazherinë e trurit dhe testet e orientimit . Kjo do të bënte të mundur zbulimin e modeleve të hershme të shkëputjes te individët me rrezik të lartë për skizofreni ose çrregullime të tjera neuropsikiatrike.
Kjo punë hap gjithashtu derën për të eksploruar nëse forcimi ose modulimi i këtyre qarqeve, përmes ndërhyrjeve farmakologjike, stimulimit të trurit ose programeve të trajnimit kognitiv , mund të zbusë disa nga deficitet hapësinore të shoqëruara me këto patologji . Për momentin, këto mundësi qëndrojnë në sferën e kërkimit bazë, por ato ndihmojnë në orientimin e linjave të studimit në të ardhmen.
Në një nivel më të gjerë, ky zbulim ndihmon në përcaktimin e mënyrës se si truri integron informacionin në rrjetet e shpërndara. Njohja e lidhjeve që mbështesin funksione specifike lejon rafinimin e modeleve të funksionit të trurit të përdorura nga neurologët, psikiatrit dhe psikologët kur interpretojnë simptomat dhe hartojnë strategji terapeutike.
Nga një perspektivë evropiane, hulumtime të tilla, të kryera në një qendër kryesore si Instituti i Neuroshkencave CSIC-UMH, përforcojnë rolin e hulumtimit të neuroshkencës të kryer në Spanjë brenda kontekstit ndërkombëtar. Studimi përputhet me prioritetet e programeve si Horizonti 2020 , të cilat përqendrohen në një kuptim më të mirë të trurit dhe çrregullimeve të tij.
Një përpjekje bashkëpunuese me një pullë spanjolle dhe ndërkombëtare
Hulumtimi u bë i mundur nëpërmjet bashkëpunimit midis disa grupeve të specializuara. Krahas ekipit të Félix Leroy në Institutin e Neuroshkencave, mori pjesë edhe laboratori i Marta Nieto në Qendrën Kombëtare për Bioteknologji (CNB-CSIC) , ku De León Reyes filloi një pjesë të punës mbi lidhjet ndërhemisferike të hipokampusit gjatë studimeve të tij të doktoraturës.
Në nivel ndërkombëtar, studimi ka kontributin e Joseph A. Gogos, nga Universiteti i Kolumbias (Shtetet e Bashkuara), krijues i modelit të miut Df16(A) që riprodhon mikrodelecionin 22q11.2. Përvoja e tij ka qenë thelbësore për përfshirjen e mjeteve virale të dizajnuara për të manipuluar dhe analizuar me saktësi qarqet nervore.
Studiuesja Cristina García Frigola , nga Instituti i Neuroshkencave CSIC-UMH, mori pjesë gjithashtu në zhvillimin e teknikave virale të përdorura për të vizualizuar dhe moduluar projeksionet midis CA1 dhe subikulumit. Në përgjithësi, puna integron qasje nga neuroanatomia, optogjenetika, gjenetika dhe analiza e sjelljes në një dizajn të vetëm eksperimental.
Projekti është pjesë e iniciativës MotivatedBehaviors , e financuar nga Këshilli Evropian i Kërkimit (ERC) në kuadër të programit Horizon 2020. Ai ka marrë gjithashtu mbështetje nga Agjencia Shtetërore Spanjolle e Kërkimit - Ministria e Shkencës, Inovacionit dhe Universiteteve përmes programit Severo Ochoa, si dhe nga Qeveria Rajonale e Valencias, Fondacioni "la Caixa", Fondacioni Severo Ochoa dhe Instituti Kombëtar i Shëndetit Mendor i SHBA-së (NIMH).
Ky rrjet financimi kombëtar dhe ndërkombëtar pasqyron interesin në rritje për të kuptuar se si variacionet e vogla në qarqe specifike mund të kenë efekte të thella në sjellje dhe njohje. Kujtesa hapësinore, e parë shpesh si një aftësi e përditshme dhe pothuajse automatike, zbulohet këtu si rezultat i një arkitekture të trurit të akorduar imët dhe shumë të koordinuar midis hemisferave.
Shkurt, zbulimi i këtij qarku që lidh CA1 të djathtë me subikulumin e majtë vendos një fokus të mprehtë në një nyje kyçe të kujtesës hapësinore dhe marrëdhënien e saj me çrregullime të tilla si skizofrenia . Duke detajuar si anatominë ashtu edhe funksionin e saj në modelet shtazore, hulumtimi spanjoll ofron një bazë të fortë për studime të ardhshme tek njerëzit për të eksploruar se si lidhjet midis hemisferave hipokampale janë të përfshira në aftësinë tonë për t'u orientuar, për të kujtuar vendet dhe, në disa raste, për të shpjeguar disa nga problemet njohëse që shfaqen në sëmundje të caktuara mendore.
