مکانیزم مشترک حافظه و عضله کشف ساختار نردبانمانند در دندریتهای مغز, تحقیقات جدید تحت مدیریت آزمایشگاه لیپینکات شوارتز نشان میدهد که بافت عضلانی و نورونهای مغز، سازماندهی درونی سلولی بسیار مشابهی دارند که پایهی فرآیندهای یادگیری و حافظه را شکل میدهد. این کشف برهمین اساس است که اینشتین معتقد بود استفاده از مغز، همانند بهرهگیری از یک عضله است.
شبکه اندوپلاسمی و الگوی نردبانمانند در نورونها دانشمندان با تصویربرداری با وضوح بالا از نورونهای پستانداران، متوجه شدند مولکولها در امتداد دندریتها، الگوی تکرارشوندهای شبیه به نردبان را در شبکه اندوپلاسمی (ER) دنبال میکنند. همزمان، تصاویر سهبعدی میکروسکوپ الکترونی از مغز مگس، ساختارهای عرضی با فواصل منظم در این شبکه را آشکار ساخت.
جنیفر لیپینکات شوارتز تأکید میکند که در علم، ساختار مستقیماً کارکرد را تداعی میکند؛ بنابراین این آرایش منظم قطعاً نقش حیاتی دارد. شباهت با مکانیزم انقباض عضله تیم پژوهشی برای درک کارکرد، به بافت عضلانی رجوع کرد که در آن شبکه اندوپلاسمی و غشای پلاسمایی در نقاط تماس دورهای به یکدیگر متصلاند. این اتصال توسط مولکول جونکتوفیلین کنترل میشود.
پژوهشگران دریافتند که دندریتها نیز حاوی نوعی جونکتوفیلین هستند که مکانهای تماس بین شبکه اندوپلاسمی و غشای پلاسمایی را در نورونها مدیریت میکند. علاوه بر این، ماشین مولکولیِ انتشار کلسیم که در عضله انقباض را تحریک میکند، در همین نقاط تماس دندریتیک نیز وجود دارد.
نحوه تقویت و انتقال سیگنال در فواصل طولانی فرضیه محققان این بود که این نقاط تماس، همانند تکرارگرهای سیگنال در خطوط تلگراف، سیگنالهای کلسیم را دریافت، تقویت و به فاصلههای دورتر رله میکنند.
لورنا بندتی توضیح میدهد شبکه اندوپلاسمی میتواند به عنوان تقویتکنندههای محلی عمل کند، سیگنال کلسیم را بگیرد، آن را تقویت نماید و به نقطه تماس بعدی بفرستد. این فرآیند با ورود سیگنال عصبی آغاز میشود که کلسیم را از طریق کانالهای یونی به دندریت میکشد. اگرچه سیگنال اولیه سریع ضعیف میشود، اما انتشار کلسیم ثانویه از شبکه اندوپلاسمی را در همان نقطه تماس تحریک میکند.
فعالسازی و تغییرات بیوشیمیایی افزایش کلسیم در نقاط تماس، کیناز را جذب و فعال میکند که نقشی کلیدی در حافظه دارد. این پروتئین، خواص بیوشیمیایی غشای پلاسمایی و قدرت سیگنالهای عبوری را متحول میسازد. این زنجیره واکنش از یک نقطه تماس به نقطه تماس بعدی در سراسر دندریت تا بدنه سلولی ادامه مییابد؛ مکانیزمی که نورون را قادر میسازد تا تصمیم بگیرد چگونه با نورونهای دیگر ارتباط برقرار کند.
نتایج این پژوهش که در مجله معتبر سل منتشر شده، مکانیزم نوینی برای انتقال سیگنال درونسلولی در فواصل طولانی معرفی میکند و درک ما از نحوه پردازش اطلاعات در مکانهای خاص دندریتها را عمیقتر میسازد.
