Élményeink transzkripciós ujjlenyomata
A különböző agyterületek génaktivitásának elemzésével dekódolható a memória: megmondható, hogy a kísérleti állatnak milyen élményben volt része egy órával korábban.
Az emlékképekhez egyedi génátíródási mintázat tartozik, állapították meg Diptendu Mukherjee és munkatársai az eLife című szaklapban megjelent tanulmányukban (Salient experiences are represented by unique transcriptional signatures in the mouse brain). Mint az eredményről beszámoló New Scientist cikkben (Memory code cracked) Jessica Hamzelou hozzáteszi: bár a vizsgálat egerekben történt, elképzelhető, hogy a különböző agyterületek génaktivitási mintázatát leolvasva egy nap olvasni tudunk majd az emberek memóriájában is, és a génaktivitási mintázatok módosításával talán pszichiátriai betegségeket vagy memóriazavarokat is gyógyíthatunk majd.
A jelenlegi elképzelések szerint az agy a neuronok közötti új szinapszisok kialakításával hozza létre a memóriát. Mukherjee és munkatársai az új szinapszisok képződéséhez szükséges fehérjéket kódoló gének átíródási mintázatát vizsgálták meg azokban az agyterületekben, amelyek az ismereteink szerint részt vesznek a memóriaformálásban azután, hogy a kísérleti állatok speciális élményeket éltek át. Mint kiderült, az egyes élmények speciális génexpressziós mintázatot eredményeznek.
A kísérleti állatok különféle pozitív és negatív élményeknek voltak kitéve, pl. elektromos ütést kaptak a talpukra, cukorral etették őket, rosszullétet okozó szert vagy kokaint kaptak. A kutatók az élmény után 0, 1, 2 és 4 órával megölték az állatokat, és megnézték, hogy milyen a génaktivitási mintázata hét olyan agyterületnek (amygdala, dorsalis hippocampus, limbikus cortex, nucleus accumbens, dorsalis striatum, lateralis hypothalamus, ventralis tegmentalis area), amely közreműködik a hosszú távú memória kialakításában. Az új szinapszisok létrehozásáért felelős gének aktivitása az élmény után 1 órával bizonyult a legnagyobbnak, és mint kiderült: az egyes élmények annyira speciális génaktivitási mintázattal járnak együtt, hogy a génaktivitási mintázatból szinte 100 %-os pontossággal megmondható, milyen élményben volt része az egérnek (minden élmény különböző agyi régiók egyedi génaktivációs mintázatát hozta létre). A kutatók megkeresték, hogy mi az a minimális gén–agyterület-kombináció, amelyek aktivitási mintázatával még az élmények nagy pontossággal dekódolhatók, és találtak egy olyan 5 génre és 5 agyterületre szorítkozó elemzési lehetőséget, amivel az 1 órával korábbi élmény 90,7 %-os pontossággal leolvasható.
Bár minden élményhez egyedi mintázat társult, a pozitív élményekhez társuló mintázatok jobban hasonlítottak egymásra, ahogy a negatív élményekhez társuló mintázatok is inkább a többi negatív élmény génexpressziós mintázatához hasonlítottak (a negatív élmények az amygdalát aktiválták, a pozitívak a limbikus cortexet, a nucleus accumbens-t, a dorsalis striatumot, a ventralis tegmentalis areát). A korábbi élmények hatásait is ki lehetett mutatni: ha egy egér először kapott cukrot, ahhoz más génexpressziós mintázat társult, mint ha olyan egér kapott cukrot, aki ahhoz már hozzá volt szokva. A kutatókszerint ez arra utal, hogy minden emlékkép egyedi génexpressziós mintázat révén rögzül, és ez az eredmény valószínűleg emberek esetén is igaz lehet, mivel a humán agy hasonló mechanizmusok révén hozza létre az emlékképeket, mint az egerek agya.
A New Scientist beszámolója szerint a kutatók azzal is megpróbálkoztak, hogy egy negatív élmény (áramütés) után kialakult génaktivitási mintázatot génsebészeti módszerrel átalakítsanak, és sikerrel is jártak: a beavatkozás után a kísérleti állat nem mutatott félelmi reakciót, amikor triggerelték az áramütéshez csatlakozó memóriát.
A memória dekódolása akár igazságügyi orvostani vizsgálatokban is használható lesz, teszik hozzá a kutatók, így pl. annak a feltárására, hogy melyek voltak egy megölt személy utolsó órájának élményei, illetve Mukherjee és munkatársai eredményei révén jobban megérthetjük a memóriavesztés folyamatát, és módszert találhatunk arra is, hogyan lehet a sérült memóriát helyreállítani. További sikert jelent majd, ha kifejlesztik a génexpresziós mintázat mérésének nem-invazív módszereit (pl. a transzkripció fluoreszcens jelzését összekötve az agyi képalkotók használatával), ami alapja lehet egy új idegtudományág, a viselkedéses transzkriptomika megszületésének.
