Peneliti di Universitas Rockefeller telah mengungkap sistem bertahap mekanisme molekuler yang membantu menentukan berapa lama ingatan bertahan di otak. Menggunakan tugas pembelajaran berbasis realitas virtual pada tikus, tim mengidentifikasi regulator gen kunci yang menstabilkan pengalaman penting seiring waktu, dalam temuan yang diterbitkan di Nature.
Setiap hari, otak mengubah kesan sementara menjadi ingatan yang bisa bertahan dari menit hingga tahun. Studi baru dari Universitas Rockefeller melaporkan bahwa proses ini bergantung pada jaringan terkoordinasi 'timer' molekuler yang memandu ingatan dari pembentukan awal menuju stabilitas jangka panjang di berbagai wilayah otak.
Menurut Universitas Rockefeller dan ringkasan di ScienceDaily, penelitian ini dipimpin oleh neuroscientist Priya Rajasethupathy, kepala Laboratorium Keluarga Skoler Horbach untuk Dinamika Neural dan Kognisi. Kelompoknya sebelumnya menunjukkan bahwa talamus bertindak sebagai relai kunci antara hipokampus, di mana ingatan pertama kali terbentuk, dan korteks, di mana ingatan jangka panjang disimpan. Karya baru ini membangun fondasi tersebut dengan mengidentifikasi program gen yang menjaga ingatan tetap hidup untuk periode yang semakin panjang.
Untuk menyelidiki mekanisme ini, penulis pertama Andrea Terceros dan rekan-rekannya mengembangkan model perilaku berbasis realitas virtual untuk tikus, yang memungkinkan tim untuk mengontrol ketat berapa kali hewan mengalami konteks tertentu dan kapan mereka menemuinya. Dengan memvariasikan pengulangan, para ilmuwan dapat membuat beberapa pengalaman lebih berkesan daripada yang lain dan kemudian memeriksa jalur molekuler mana yang terkait dengan ketekunan ingatan.
Penulis co-lead Celine Chen menggunakan platform penyaringan berbasis CRISPR untuk memanipulasi aktivitas gen di talamus dan korteks. Seperti yang dijelaskan oleh ScienceDaily dan outlet lain, pendekatan ini membantu menunjukkan bahwa molekul spesifik tidak memengaruhi apakah ingatan terbentuk sejak awal, tetapi sangat memengaruhi berapa lama ia bertahan.
Sepanjang eksperimen ini, tim mengidentifikasi tiga regulator transkripsional yang kritis untuk mempertahankan ingatan seiring waktu: Camta1 dan Tcf4 di talamus, dan Ash1l di korteks singulat anterior. Studi melaporkan bahwa mengganggu Camta1 dan Tcf4 melemahkan koneksi fungsional antara talamus dan korteks dan menyebabkan kehilangan ingatan.
Para peneliti mengusulkan model bertahap di mana pembentukan ingatan dimulai di hipokampus. Camta1 dan target downstream-nya membantu mempertahankan jejak awal ini, bertindak sebagai timer cepat tetapi pendek umurnya. Seiring waktu, Tcf4 dan targetnya diaktifkan untuk memperkuat adhesi sel dan dukungan struktural, memperpanjang masa hidup ingatan. Akhirnya, Ash1l di korteks melibatkan program remodeling kromatin yang membuat ingatan lebih kuat dan persisten.
"Kecuali Anda mempromosikan ingatan ke timer ini, kami percaya Anda siap untuk melupakannya dengan cepat," kata Rajasethupathy dalam komentar yang dirilis oleh Universitas Rockefeller dan dikutip oleh beberapa outlet berita. Temuan ini menantang model lama yang membingkai penyimpanan ingatan sebagai saklar molekuler sederhana on/off, melainkan menggambarkannya sebagai proses dinamis yang terstruktur waktu.
Ash1l termasuk dalam keluarga histone metiltransferase yang dikenal mempertahankan 'ingatan seluler' jangka panjang di sistem biologis lain, seperti ingatan imun dan pemeliharaan identitas sel selama perkembangan. Rajasethupathy mencatat bahwa otak mungkin memanfaatkan ulang mekanisme ini yang digunakan secara luas untuk mendukung ingatan kognitif.
Pekerjaan ini juga menunjukkan implikasi potensial untuk kondisi seperti penyakit Alzheimer. Dengan memetakan program transkripsional dan sirkuit yang menstabilkan ingatan, peneliti berharap bahwa, secara prinsip, terapi masa depan mungkin dapat merutekan informasi melalui jalur alternatif jika beberapa wilayah rusak, membantu bagian otak yang lebih sehat untuk mengompensasi.
Menuju ke depan, tim berencana menyelidiki bagaimana timer molekuler ini dihidupkan dan dimatikan dan bagaimana otak mengevaluasi pengalaman mana yang cukup penting untuk dipromosikan sepanjang urutan ini. Menurut ScienceDaily, hasil mereka menekankan talamus sebagai pusat utama dalam memutuskan ingatan mana yang distabilkan dan berapa lama. Studi berjudul Thalamocortical transcriptional gates coordinate memory stabilization, muncul di Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09774-6).
