Forskare vid Rockefeller University har upptäckt ett stegvis system av molekylära mekanismer som hjälper till att avgöra hur länge minnen kvarstår i hjärnan. Med hjälp av VR-baserade inlärningsuppgifter på möss identifierade teamet nyckelgenregulatorer som stabiliserar viktiga upplevelser över tid, i fynd publicerade i Nature.
Varje dag omvandlar hjärnan flyktiga intryck till minnen som kan räcka från minuter till år. En ny studie från Rockefeller University rapporterar att denna process bygger på ett koordinerat nätverk av molekylära ”timers” som leder minnen från initial bildning mot långsiktig stabilitet över flera hjärnregioner.
Enligt Rockefeller University och en sammanfattning i ScienceDaily leddes forskningen av neurovetaren Priya Rajasethupathy, chef för Skoler Horbach Family Laboratory of Neural Dynamics and Cognition. Hennes grupp har tidigare visat att talamusen fungerar som en nyckelrelä mellan hippocampus, där minnen först bildas, och kortexen, där långtidminnen lagras. Det nya arbetet bygger på den grunden genom att identifiera genprogram som håller minnen vid liv under progressivt längre perioder.
För att undersöka dessa mekanismer utvecklade förstaförfattaren Andrea Terceros och kollegor en VR-baserad beteendemodell för möss, vilket tillät teamet att strikt kontrollera hur många gånger djuren upplevde specifika kontexter och när de stötte på dem. Genom att variera repetitionen kunde forskarna göra vissa upplevelser mer minnesvärda än andra och sedan undersöka vilka molekylära vägar som var förknippade med minnespersistens.
Medförfattare Celine Chen använde en CRISPR-baserad screeningplattform för att manipulera genaktivitet i talamus och kortex. Som beskrivs av ScienceDaily och andra medier hjälpte denna metod att visa att specifika molekyler inte påverkar om ett minne bildas från början, men starkt påverkar hur länge det varar.
Genom dessa experiment identifierade teamet tre transkriptionsregulatorer som är kritiska för att upprätthålla minnen över tid: Camta1 och Tcf4 i talamusen, och Ash1l i den anteriora cingulata kortexen. Studien rapporterar att störning av Camta1 och Tcf4 försvagar funktionella kopplingar mellan talamus och kortex och leder till minnesförlust.
Forskarnas föreslår en stegvis modell där minnesbildning börjar i hippocampus. Camta1 och dess nedströmsmål hjälper till att upprätthålla detta tidiga spår, och fungerar som en snabb men kortlivad timer. Med tiden aktiveras Tcf4 och dess mål för att stärka celladhesion och strukturellt stöd, vilket förlänger minnets livslängd. Slutligen engagerar Ash1l i kortexen kromatinremodelleringsprogram som gör minnet mer robust och persistent.
”Om du inte främjar minnen till dessa timers tror vi att du är rustad att glömma det snabbt”, sade Rajasethupathy i kommentarer från Rockefeller University som citerats av flera medier. Fynden utmanar äldre modeller som framställde minneslagring som en enkel molekylär på/av-strömbrytare, och beskriver det istället som en dynamisk, tidsstrukturerad process.
Ash1l tillhör en familj av histonmetyltransferaser kända för att bevara långlivade ”cellminnen” i andra biologiska system, såsom immunminne och underhåll av cellidentitet under utveckling. Rajasethupathy noterar att hjärnan kan återanvända dessa brett använda mekanismer för att stödja kognitiva minnen.
Arbetet pekar också mot potentiella implikationer för tillstånd som Alzheimers sjukdom. Genom att kartlägga de transkriptionella programmen och kretsarna som stabiliserar minnen hoppas forskarna att framtida behandlingar i princip kan leda information via alternativa vägar om vissa regioner är skadade, och hjälpa friskare delar av hjärnan att kompensera.
Framåt planerar teamet att undersöka hur dessa molekylära timers slås på och av och hur hjärnan bedömer vilka upplevelser som är tillräckligt viktiga för att främjas längs denna sekvens. Enligt ScienceDaily understryker deras resultat talamusen som en central nav i beslutet om vilka minnen som stabiliseras och hur länge. Studien, med titeln Thalamocortical transcriptional gates coordinate memory stabilization, publiceras i Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09774-6).
