• ERK1
• LTD
• LTP
• RasGRF1

E’ stato proposto che la formazione di tracce di memoria richieda l’attivazione di vie di segnalazione intracellulare, che regolino lo stato di attività di proteine importanti per la trasmissione sinaptica (recettori, proteine coinvolte nel rilascio del trasmettitore) e la sintesi proteica. Una delle vie di segnalazione coinvolte è quella che coinvolge ERK1,2 (anche denominate p42/44 MAP chinasi), difatti interferenze farmacologiche con i meccanismi di segnalazione che coinvolgono le ERK inibiscono i fenomeni di plasticità sinaptica (LTP e LTD) e causano deficit di consolidamento delle tracce di memoria in modelli animali. Nell’uomo mutazioni genetiche che coinvolgono i suoi fattori sono responsabili di molte patologie che comportano ritardo mentale.
Nel presente studio abbiamo cercato di verificare se le ERK siano importanti per i fenomeni di memoria di riconoscimento visivo ed in particolare di valutare gli effetti dell’iper- e ipo-attivabilità di questa via, nel consolidamento di tracce di memoria visiva e nella plasticità sinaptica.
Nella prima fase del nostro lavoro, abbiamo utilizzato due tipi di topi mutanti per osservarne le loro prestazioni in un test comportamentale (Object Recognition Test) di memoria visiva. In un mutante era stato inattivato il gene che codifica per rasGRF1, un attivatore calcio-dipendente delle ERK, in modo da ridurre l’attività della cascata in risposta a stimolazione sinaptica. In un’altra linea di mutanti invece, era stato deleto il gene che codifica per ERK1 con il risultato di indurre un ipercompensazione da parte di ERK2 che rendeva questa chinasi più attivabile del normale. In questo test l’animale è stato inizialmente posto di fronte a due oggetti uguali perché si verifichi una familiarizzazione. Successivamente dopo un periodo di un’ora, il topo è stato messo davanti a due oggetti diversi di cui, uno corrispondeva a quelli visti nella familiarizzazione e l’altro era un oggetto nuovo. Lo stesso procedimento è stato ripetuto anche a distanza di 1,24, 48, 72 e 96 ore. Dal momento che questi animali per comportamento naturale tendono ad esplorare maggiormente oggetti ancora sconosciuti, abbiamo valutato la capacità di consolidamento delle tracce di memoria misurando il tempo trascorso ad esplorare il nuovo oggetto rispetto a quello già visto.
I risultati del test hanno mostrato delle differenze tra i gruppi: a distanza di 24 ore dalla fase di familiarizzazione i mutanti rasGRF1, con ipoattivabilità delle ERK, mostravano deficit di memoria rispetto ai wild type. Un fenotipo opposto era osservato nei mutanti ERK1 con iperattivabilità di ERK infatti la traccia di memoria si manteneva più a lungo (72 ore) che nei wild type. Questo suggerisce che la via di ERK costituisca un punto di regolazione importante dei meccanismi di consolidamento delle tracce di memoria visiva.
E’ risaputo che nel riconoscimento visivo gioca un ruolo fondamentale la corteccia peririnale. Numerosi esperimenti hanno dimostrato che ratti in cui questa zona è stata lesionata, presentano forti deficit nei test che implicano il riconoscimento di oggetti. Disturbi analoghi sono stati osservati anche nell’uomo, nel caso di soggetti che hanno subito traumi o interventi che l’hanno lesionata. Nella seconda fase del lavoro quindi, abbiamo cercato di capire il ruolo di rasGRF1 e di ERK1 nei fenomeni di plasticità sinaptica della corteccia peririnale. Abbiamo eseguito registrazioni di potenziali di campo da fettine di corteccia peririnale per valutare la plasticità sinaptica (LTP e LTD) in questa struttura nei mutanti rasGRF1 e ERK1. Dal momento che recenti studi dimostrano che l’attività colinergica sia una modulazione particolarmente influente sui neuroni della peririnale, abbiamo deciso di studiare l’LTD indotto da carbacolo, un’agonista colinergico. L’ LTP è stato indotto da treni di stimoli di frequenza theta.
Gli esperimenti hanno evidenziato una forte riduzione dell’ LTD sui mutanti rasGRF1 rispetto ai wild type di controllo e dati preliminari suggeriscono anche una riduzione dell‘LTP. Ciò dimostra come l’assenza di Ras GRF1 limiti molto questi fenomeni di plasticità, e che questi siano effettivamente dipendenti dalla cascata della MAP chinasi a livello della corteccia peririnale. Nel caso di ERK1 risultati preliminari suggeriscono invece che non vi siano differenze significative rispetto al controllo. La differenza fenotipica dei mutanti ERK1 tra plasticità sinaptica e il prolungamento della traccia di memoria di riconoscimento visivo osservata comportamentalmente potrebbe dipendere da un azione di ERK a stadi più tardivi del consolidamento, non compresi nel nostro protocollo di sperimentazione elettrofisiologica, oppure da un coinvolgimento di altre aree cerebrali nelle fasi tardive del consolidamento della memoria visiva.