حصہ 1: Astrocyte Glycogen اور Lactate: سیکھنے اور یادداشت کے طریقہ کار کی نئی بصیرتیں

مزید معلومات کے لیے:ali.ma@wecistanche.com

براہ کرم حصہ 2 کے لیے یہاں کلک کریں۔

کرسٹینا ایم البیرینی، ایمانوئل کروز، گیانینا ڈیسکالزی، بینجمن بیسیرس، اور ورجینیا گاو

سینٹر فار نیورل سائنس، نیویارک یونیورسٹی، نیو یارک، NY، 10003

پر کلک کریں۔Cistanches اور cistanche میموری کے لئے

خلاصہ

یاداشتسیکھی ہوئی معلومات کو برقرار رکھنے کی صلاحیت، بقا کے لیے ضروری ہے۔ اس طرح اب تک، کی سالماتی اور سیلولر تحقیقاتیاداشتتشکیل اور ذخیرہ بنیادی طور پر نیورونل میکانزم پر مرکوز ہے۔ تاہم، نیوران کے علاوہ، دماغ دیگر قسم کے خلیات اور نظاموں پر مشتمل ہوتا ہے، بشمول گلیا اور ویسکولیچر۔ اس کے مطابق، حالیہ تجرباتی کام میں غیر نیورونل خلیوں کے کردار کے بارے میں سوالات پوچھنا شروع ہو گئے ہیں۔یاداشتتشکیل یہ مطالعات اس بات کا ثبوت فراہم کرتے ہیں کہ تمام قسم کے glial خلیات (astrocytes، oligodendrocytes، اور microglia) انکوڈ شدہ معلومات کی پروسیسنگ اور یادوں کو ذخیرہ کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ اس جائزے میں، ہم دیرپا اعصابی تبدیلیوں کے لیے توانائی فراہم کرنے والے کے طور پر ایسٹروائٹس کے اہم کردار کے بارے میں حالیہ نتائج کا خلاصہ اور تبادلہ خیال کرتے ہیں جو طویل مدتی کے لیے ضروری ہیں۔یاداشتتشکیل ہم تین اہم نتائج پر توجہ مرکوز کرتے ہیں: پہلا، گلوکوز میٹابولزم کا کردار اور طویل مدتی کی خدمت میں ایسٹروائٹس اور نیوران کے درمیان سیکھنے اور سرگرمی پر منحصر میٹابولک جوڑے۔یاداشتتشکیل دوسرا، جوش میں آسٹروسائٹک گلوکوز میٹابولزم کا کردار، ایک ایسی حالت جو بہت دیرپا اور تفصیلی یادوں کی تشکیل میں حصہ ڈالتی ہے۔ اور آخر میں، ابتدائی نشوونما کے دوران دماغ کی اعلیٰ توانائی کے تقاضوں کی روشنی میں، ہم ابتدائی زندگی کی یادوں کی تشکیل میں ایسٹروسائٹک اور نیورونل گلوکوز میٹابولزم کے ممکنہ کردار پر تبادلہ خیال کریں گے۔ ہم مستقبل کی سمتوں کی تجویز پیش کرتے ہوئے اور دماغی صحت اور بیماری کے لیے ان نتائج کے مضمرات پر بحث کرتے ہوئے نتیجہ اخذ کرتے ہیں۔

مطلوبہ الفاظ

گلوکوز؛ میٹابولزم؛ glia glycolysis؛ glycogenolysis؛ جذباتی حوصلہ افزائی؛ ترقی

طویل مدتییاداشتاور ان کے بنیادی حیاتیاتی میکانزم اور سرکٹری کے بنیادی نیوران مرکوز حیاتیاتی میکانزم۔ اگرچہ طویل مدتی یادوں کو عام طور پر ڈینووجین اظہار کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن قلیل مدتی یادیں بعد از ترجمہ پروٹین ترمیم پر انحصار کرتی ہیں (Alberini 2009; Alberini and Kandel 2014; Squire and Dede 2015)۔

یادداشتوں کو انکوڈ اور ذخیرہ شدہ معلومات کی قسم کی بنیاد پر مختلف زمروں میں بھی تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک بڑا امتیاز یادوں کو واضح (جسے انسانوں میں اعلانیہ بھی کہا جاتا ہے) یا مضمر (غیر اعلانیہ) (Squire 2004) کے طور پر درجہ بندی کرتا ہے۔ واضح یادیں حقائق، لوگوں، مقامات اور چیزوں کے بارے میں معلومات کو برقرار رکھتی ہیں (جسے کیا، کہاں، کون، اور کب، یا www کی یادیں بھی کہا جاتا ہے)، اور اس میں ایپی سوڈک اور معنوی یادیں شامل ہیں۔ مضمر یادیں، جو لاشعوری/خودکار طریقے سے یاد کی جاتی ہیں، سیکھے ہوئے خودکار ردعمل کے بارے میں معلومات کو برقرار رکھتی ہیں، اور اس میں پرائمنگ، طریقہ کار کی یادیں (چیزیں کرنے کے طریقے کی یادیں)، اور سادہ اضطراری (Tulving 1972؛ Squire and Wixted 2011) شامل ہیں۔ واضح اور مضمر یادیں اپنے انکوڈنگ، استحکام اور اسٹوریج کے لیے الگ الگ سسٹمز (علاقوں کا نیٹ ورک) بھرتی کرتی ہیں۔ طبی اور حیوانی دونوں مطالعات سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ واضح یادیں درمیانی عارضی لاب کے ذریعے عمل میں لائی جاتی ہیں، جس کے اندر ایک اہم خطہ ہپپوکیمپس ہے، جب کہ مضمر یادیں کہیں اور پراسیس ہوتی ہیں اور ایک واضح نظام کی عدم موجودگی میں کام کر سکتی ہیں (ایچن بام 2006؛ کم اور Fanselow 1992؛ Scoville and Milner 1957؛ Squire and Wixted 2011)۔ اس طرح، واضح یادوں کو ہپپوکیمپس پر منحصر یادیں بھی کہا جاتا ہے۔ اگرچہ مضمر اور واضحیاداشتنظاموں کو فعال طور پر الگ کیا جا سکتا ہے، عام صحت مند حالات میں وہ پیچیدہ معلومات پر کارروائی اور ذخیرہ کرنے میں تعاون کرتے ہیں (Kim and Baxter 2001؛ McDonald et al. 2004)۔

طویل مدتی یادوں کے حیاتیاتی اڈوں کو واضح کرنے کے لیے کیے جانے والے مطالعات نے بنیادی طور پر ہپپوکیمپس پر منحصر یادوں پر توجہ مرکوز کی ہے۔ تاہم، بنیادی سیلولر اور سالماتی میکانزم کے بارے میں ہماری زیادہ تر تفہیمیاداشتتشکیل اور ذخیرہ ابتدائی طور پر سیکھنے کی سادہ شکلوں کی تحقیقات سے پیدا ہوا، جیسے کہ اپلیشیا کیلیفورنیا کا گل-وتھراول اضطراری اور ڈروسوفلا میلانوگاسٹر میں ولفیکٹری لرننگ (Yin et al. 1994؛ Dubnau and Tully 1998؛ Davis 2011؛ ​​Kandel)۔ Aplysia میں، ان مطالعات نے Synaptic طاقت یا طویل مدتی Synaptic plasticity کی طویل مدتی ترمیم کو نافذ کرنے کے لیے چالو اور بھرتی کیے گئے مالیکیولر اور سیلولر راستوں کے بارے میں بہت زیادہ معلومات کا انکشاف کیا۔ یہ اعداد و شمار ڈروسوفلا میں حاصل کردہ جینیاتی اور طرز عمل کے نتائج کے ساتھ بدل گئے۔ ان دو invertebrate نظاموں سے اس علم کی رہنمائی میں، ممالیہ کی یادداشت کے نمونوں کے مطالعے سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ زیادہ پیچیدہ ممالیہ جانوروں میں بھی اسی طرح کے سالماتی راستے ضروری ہیں۔یاداشتہپپوکیمپس پر منحصر یادوں سمیت۔ بالآخر، کئی پرجاتیوں پر گزشتہ 30 سالوں میں متعدد مطالعات اس نتیجے پر اکٹھے ہوئے کہ ارتقائی طور پر محفوظ حیاتیاتی میکانزم طویل المدت Synaptic پلاسٹکٹی اور طویل مدتی میموری کی تشکیل کو متاثر کرتے ہیں (Alberini 2009; Kandel 2012; Kandel et al. 2014)۔ ایک کلاسیکی مثال، جس کی بڑے پیمانے پر چھان بین کی گئی ہے، سائیکلک اڈینوسین مونو فاسفیٹ (cAMP) کا ارتقائی طور پر محفوظ کردار ہے - ایک منحصر راستہ اور CAMP رسپانس عنصر بائنڈنگ پروٹین (CREB) کی فعال طور پر منسلک ایکٹیویشن - جین اظہار کا ایک منحصر جھرنا۔ Kida اور Serita 2014؛ Lonze and Ginty 2002؛ Silva et al. 1998) (شکل 1)۔

مختلف قسم کے قلیل اور طویل مدتی میموری کے متعدد ممالیہ ماڈلز، خاص طور پر چوہوں میں، ممالیہ کی پیچیدگی کی تحقیقات کے لیے استعمال کیے گئے ہیں۔یاداشتدماغ کے مختلف علاقوں میں پروسیسنگ۔ ان مطالعات سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ طویل مدتی یادداشت کی تشکیل اور ذخیرہ کرنے کے لیے جینز، RNAs اور پروٹین کی کئی کلاسوں کے اظہار اور بعد از ترجمے کے ضابطے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان میں فوری طور پر ابتدائی جینز شامل ہیں (مثال کے طور پر، c-Fos، Zif268، NPAS4 اور Arc/Arg3.1) (Bramham et al. 2008؛ Guzowski 2002؛ Loebrich and Nedivi 2009؛ Sun and Lin 2016؛ Veyrac et al. 2014)، میٹابوٹروپک اور آئنوٹروپک ریسیپٹرز

مختلف نیورو ٹرانسمیٹر کے لیے (مثلاً، AMPA، NMDA، Kainate، GABA، اور metabotropic glutamate receptors) اور neuromodulators (مثال کے طور پر، dopaminergic اور serotoninergic receptors)، neurotrophic factors (جیسے tyrosine receptor kinase) (Fanselow et al. -Velasco 2008؛ Kandel 2001؛ Makkar et al. 2010؛ Morris 2013؛ Purcell and Carew 2003؛ Riedel 1996؛ Riedel et al. 2003)، kinases (مثال کے طور پر، ERK، CamKII، PKA، PKζC، PKζB، اور پی کے اے پی، اور et al. 2002؛ Kandel 2012؛ Lisman et al. 2002؛ Mayford 2007؛ Pastalkova et al. 2006؛ Rahn et al. 2013)، نقل کے عوامل (مثال کے طور پر، CREB, C/EBP, NFkB, AP1, NPAS4, NPAS4, Z248 ، اور SRF) (البرینی 2009؛ البیرینی اور کنڈیل 2014؛ جونز ایٹ ال۔ 2001؛ سن اور لن 2016)، ایپی جینیٹک ریگولیٹرز (مثلاً، MSK1، RSK2، NFkB، DNMT، HATs، اور HDACs) (Day and Sweatt de10; la Fuente et al. 2015؛ Franklin and Mansuy 2010؛ Rudenko and Tsai 2014)، microRNAs (جیسے، miR-124، miR-132، miR-128b، اور miR{{33} }) (Bredy et al. 2011; Nudelman et al. 2010; Saab and Mansuy 2 014)، اور ساختی تبدیلیوں میں مصروف متعدد انفیکٹر پروٹینز، جیسے سیل-آسجن مالیکیولز (مثلاً، نیوریکسین اور نیورولیگین) (Murase and Schuman 1999; گلاب 1996; آپ وغیرہ۔ 2017; بیلی وغیرہ۔ 2015) (شکل 1)۔

یہ سالماتی تحقیقات الیکٹرو فزیولوجیکل اسٹڈیز کے متوازی ہیں، جس سے معلوم ہوا کہ سیلولر میکانزم طویل مدتییاداشتطویل مدتی synaptic فنکشنل تبدیلیاں شامل ہیں، اور خاص طور پر Synaptic ٹرانسمیشن میں طویل مدتی اضافہ یا کمی جسے بالترتیب لانگ ٹرم پوٹینشن (LTP) اور لانگ ٹرم ڈپریشن (LTD) کہا جاتا ہے (Bliss and Collingridge 1993; Malenka and Bear 2004) . دماغ میں اضافی الیکٹرو فزیوولوجیکل تبدیلیاں جو طویل مدتی میموری کی تشکیل میں ملوث ہیں ان میں الیکٹرو اینسفلاگرام (EEG) ہم آہنگی شامل ہے، یعنی فیلڈ ممکنہ دوغلوں کی فیز سنکرونائزیشن، جو دماغ کے تقسیم شدہ خطوں میں Synaptic پلاسٹکٹی کو فروغ دینے کے لیے نیورونل اسپائکنگ کے وقت کو مربوط کرتی ہے (کورکوران ایٹ۔ al. 2016؛ Zanto et al. 2011)۔ خاص طور پر، دماغی خطوں کے درمیان نظام کی سطح کے اس مواصلات کو تیز لہروں کی لہروں (SPW-Rs) (Buzsáki 2015) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، ہپپوکیمپس میں غیر مطابقت پذیر آبادی کا نمونہ جو پرانتستا کے وسیع علاقے اور کئی ذیلی کارٹیکل نیوکللی کے ساتھ کراسسٹالک میں مشغول ہوتا ہے۔ SPW-Rs جاگنے اور غیر REM نیند کے دوران دماغ کی "آف لائن" حالتوں میں پائے جاتے ہیں اور خیال کیا جاتا ہے کہ وہ پورے ہپپوکیمپل کارٹیکل سسٹم میں ایپیسوڈک یادوں کو مضبوط کرتے ہیں (Buzsáki 2015; Inostroza and Born 2013)۔ یہ نظام کی وسیع سرگرمیاں اس بات کی ممکنہ میکانکی وضاحت فراہم کرتی ہیں کہ کیوں ہپپوکیمپس پر منحصر یادیں، جو ابتدائی دور میں نازک ہوتی ہیں جب وہ ہپپوکیمپل اور کارٹیکل دونوں خطوں کے نیٹ ورک میں شامل ہوتی ہیں، وقت کے ساتھ ساتھ زیادہ مستحکم اور خصوصی طور پر ہپپوکیمپس سے آزاد ہو جاتی ہیں۔ میموری کی نمائندگی اور اسٹوریج کی اس دوبارہ تقسیم کو سسٹم لیول کنسولیڈیشن کے نام سے جانا جاتا ہے (Dudai et al. 2015; Squire et al. 2015; Frankland and Bontempi 2005)۔

اگرچہ ان مطالعات نے سیکھنے کے حیاتیاتی اڈوں کے بارے میں بہت زیادہ معلومات فراہم کیں۔یاداشت، انہوں نے نیورونل میکانزم پر توجہ مرکوز کی اور اس کے نتیجے میں نتائج اخذ کیے جو زیادہ تر نیوران اور نیورونل افعال تک محدود تھے۔ تاہم، نیوران کے علاوہ، دماغ کئی قسم کے خلیات اور نظاموں پر مشتمل ہوتا ہے، بشمول گلیا اور ویسکولر

نظام حالیہ تحقیقات نے طویل مدتی میں غیر نیورونل خلیوں کے کردار کا اندازہ لگانا شروع کر دیا ہے۔یاداشتاور اس بات کا واضح ثبوت فراہم کیا کہ تمام گلیل سیل اقسام (یعنی ایسٹروائٹس، اولیگوڈینڈروسائٹس، اور مائیکروگلیہ) یادداشت کی پروسیسنگ میں اہم کردار ادا کرتے ہیں (Adamsky and Goshen 2017; Fields 2008; Gibbs et al. 2008; Lee et al. 2014; Moraga-Aroga- al. 2014؛ Parkhurst et al. 2013؛ Suzuki et al. 2011)۔

Astrocytes یادداشت کی تشکیل میں شامل اعصابی افعال کو متاثر کرنے کے لیے خاص طور پر اچھی طرح سے لیس ہیں (Haydon and Nedergaard 2014; Moraga-Amaro et al. 2014): وہ کیلشیم کے اتار چڑھاؤ کے ذریعے پرجوش ہوتے ہیں اور Synapses میں جاری ہونے والے نیورو ٹرانسمیٹر کا جواب دیتے ہیں۔ وہ کیلشیم کی لہروں کے ذریعے ہم آہنگی پیدا کرتے ہیں اور اپنے گلیو ٹرانسمیٹر جاری کرتے ہیں، جو Synaptic plasticity کے لیے ضروری ہیں۔ وہ خون کی نالیوں کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں اس طرح گردش (خون کے بہاؤ) کو مقامی دماغی سرگرمی سے جوڑتے ہیں۔ اور آخر میں، وہ نیورونل افعال کی حمایت میں توانائی کے تحول کو منظم کرتے ہیں، بشمول ان کے لیے ضرورییاداشتتشکیل (Henneberger et al. 2010؛ Pannasch and Rouach 2013؛ Perea et al. 2009؛ Bazargani and Attwell 2016)۔ اس میٹابولک کردار کے سلسلے میں، دماغ میں گلوکوز کے میٹابولزم کو متوازن کرنے کے لیے آسٹروسائٹس بالکل پوزیشن میں ہیں: ایک طرف، ایسٹروسائٹک اینڈ فیٹ براہ راست خون کی نالیوں کی تہوں سے رابطہ کرتا ہے جو منتخب گلوکوز ٹرانسپورٹر GLUT1 کے ذریعے خون سے گلوکوز درآمد کرتی ہے، اور دوسری طرف، یہ خلیے ایسے عمل کو بڑھاتے ہیں جو نیوران کے پری اور پوسٹ سینیپٹک حصوں کے گرد لپیٹتے ہیں (Falkowska et al. 2015؛ Morgello et al.

1995) (شکل 2)۔

اس جائزے میں، ہم خاص طور پر گلوکوز میٹابولزم کے ریگولیٹرز کے طور پر کام کرنے والے آسٹروائٹس کی اہم شراکت پر تبادلہ خیال کریں گے۔یاداشتتشکیل اور ذخیرہ.

گلائکوجن اور گلوکوز میٹابولزم اہم کردار ادا کرتے ہیں۔یاداشتتشکیل

پال گولڈ اور ان کے ساتھیوں کے مطالعے نے سیسٹیمیٹک گلوکوز کی ایک ثالث کے طور پر شناخت کی۔یاداشتنوریپائنفرین (گولڈ اینڈ کورول 2012) کا اثر بڑھانا۔ حوصلہ افزائی کی حالتوں میں انکوڈ شدہ یادیں بہتر طور پر یاد رکھی جاتی ہیں (یعنی طویل عرصے تک اور زیادہ تفصیل کے ساتھ) اور جوش و خروش ایڈرینل غدود سے ایپی نیفرین کے اخراج کو منظم کرنے کے لیے مشہور ہے۔ Epinephrine ہیپاٹوسائٹس پر ایڈرینرجک ریسیپٹرز (ARs) کو باندھتا ہے اور جگر میں ذخیرہ شدہ گلوکوز کا ایک پولیمر گلائکوجن (Sutherland and Rall 1960) کے ٹوٹنے کا آغاز کرتا ہے، جس کے نتیجے میں خون میں گلوکوز کا اخراج ہوتا ہے۔ ایپی نیفرین کے علاج کے بعد خون میں پائے جانے والے ان خوراکوں کے مقابلے میں سیسٹیمیٹک گلوکوز کے انجیکشن بڑھانے کے لیے کافی ہیں۔یاداشتجب کہ جگر میں گلائکوجن کا کم ذخیرہ، جیسا کہ خوراک سے محروم یا بوڑھے چوہوں میں، ایپی نیفرین کے علاج کے بعد یادداشت بڑھانے کی کمی سے وابستہ ہے (Morris et al. 2010; Talley et al. 2000)۔ اس کے برعکس، پردیی طور پر ایڈرینجک ریسیپٹرز کو مسدود کرنا ایپی نیفرین کی صلاحیت کو بڑھاتا ہےیاداشتاور خون میں گلوکوز کو بڑھاتا ہے۔ اجتماعی طور پر، یہ مطالعات اس نتیجے کی تائید کرتے ہیں کہ جوش کے ذریعے جاری ہونے والی ایپی نیفرین کی کارروائیوں کا ایک اہم طریقہ کار خون میں گلوکوز میں اضافہ ہے۔

گلوکوز کا اثر بطور aیاداشتنظاماتی اور انٹرا سیریبرل انجیکشن دونوں کے ساتھ بڑھانے والے کا مشاہدہ کیا گیا ہے، اور اسے نوریپائنفرین یا ایسٹیلکولین کی رہائی کے ضابطے سے منسلک کیا گیا ہے۔ Ragozzino اور ساتھیوں نے ظاہر کیا کہ گلوکوز کے سیسٹیمیٹک اور انٹرا ہپپوکیمپل دونوں انجیکشن، جیسے ایپی نیفرین کے انجیکشن، بے ساختہ تبدیلی کو بڑھاتے ہیں، جو کہ مقامی کام کی ایک شکل ہے۔یاداشت، اور ہپپوکیمپس میں ایسٹیلکولین کی رہائی میں اضافہ (Ragozzino et al. 1998؛ Ragozzino et al. 1996)۔

میموری ماڈیولیشن پر گلوکوز کے کردار کی سمجھ میں اس مشاہدے سے کافی حد تک اضافہ ہوا کہ جب چوہوں کا اچانک متبادل کام پر تجربہ کیا جاتا ہے تو ہپپوکیمپس میں ایکسٹرا سیلولر گلوکوز کی سطح نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے۔ لہذا، یہ تجویز کیا گیا تھا کہ سیکھنا اوریاداشتگلوکوز کا استعمال کریں، غالباً دماغ کی توانائی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کیونکہ یہ نئے تجربے پر کارروائی کرتا ہے اور اہم معلومات کو ذخیرہ کرتا ہے (McNay et al.

2000; McNay et al. 2001; میک نی اور شیرون 2004)۔

درحقیقت، دماغ اعلیٰ سطح کی توانائی استعمال کرتا ہے: بالغ دماغ مجموعی جسمانی توانائی کا اوسطاً 20 فیصد استعمال کرتا ہے، حالانکہ جسم کے کل وزن کا صرف 2 فیصد ہے۔ گلوکوز، گردش سے دماغ میں داخل ہونے والی توانائی کا بڑا ذریعہ، یا تو براہ راست میٹابولائز کیا جا سکتا ہے یا گلائکوجن کی شکل میں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ بالغ دماغ میں، گلائکوجن زیادہ تر ایسٹروائٹس میں ذخیرہ کیا جاتا ہے (Brown et al. 2004; Brunet et al. 2010; Cali et al. 2016; Cataldo and Broadwell, 1986; Maxwell and Kruger 1965; Petersen 1969; PfeetG-liffermi. 2003؛ Waitt et al. 2017 میں جائزہ لیا گیا)، اور، توانائی کی اعلی مانگ جیسے گلوکوز کی کمی یا شدید اعصابی سرگرمی کے حالات میں، میٹابولک سبسٹریٹس (یعنی، پائروویٹ اور لییکٹیٹ) کو تیزی سے فراہم کرنے کے لیے کیٹابولائز کیا جا سکتا ہے (Brown and Ransom 2015)۔ اگرچہ نیورانز کے پاس گلائکوجن کو ذخیرہ کرنے اور اسے توڑنے کے لیے انزیمیٹک مشینری ہوتی ہے، جسمانی حالات میں، وہ میکانزم کی ایک سیریز کے ذریعے گلائکوجن کے ذخیرہ کو دبا دیتے ہیں۔ درحقیقت، نیوران میں گلائکوجن کا ذخیرہ صرف شدید اعصابی بیماریوں میں دیکھا جاتا ہے جیسے کہ ترقی پسند myoclonus مرگی یا Lafora بیماری، ایک دماغی عارضہ جس کی خصوصیت بار بار آنے والے دوروں (مرگی) اور فکری افعال میں کمی (Vilchez et al. 2007) ہے۔ اس طرح، گلوکوز، یا تو براہ راست گلائکولائسز کے ذریعے میٹابولائز کیا جاتا ہے یا ایسٹروسائٹک گلائکوجینولیسس کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے، بنیادی سیکھنے کی سیلولر تبدیلیوں سے وابستہ اعلی توانائی کے تقاضوں کو بڑھا سکتا ہے،یاداشتتشکیل، اوریاداشتذخیرہ

ایک طویل بحث کا سوال یہ ہے کہ کیا نیوران براہ راست خون سے دماغ میں داخل ہونے والے گلوکوز کو درآمد کرتے ہیں اور اسے فوری طور پر اپنے افعال کو سہارا دینے کے لیے درکار توانائی فراہم کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ Pellerin and Magistretti (Pellerin and Magistretti 1994) کی طرف سے تجویز کردہ ایک متبادل ماڈل تجویز کرتا ہے کہ محرک نیوران کی اعلی توانائی کے مطالبات کو astrocytes کے ذریعے سپورٹ کیا جاتا ہے، جو نیوران کو ایروبک گلائکولائسز کے ذریعے تیار کردہ لییکٹیٹ فراہم کرتے ہیں، اس طرح سرگرمی کے لیے درکار توانائی فراہم کرتے ہیں۔ حوصلہ افزائی نیورونل افعال؛ لہذا، سیکھنے کے معاملے میں، یادوں کو پروسیسنگ اور اسٹور کرنے میں شامل تبدیلیوں کے لیے۔ یہ بھی ممکن ہے کہ دونوں میکانزم استعمال کیے جائیں، شاید مخصوص حالات کے جواب میں۔

Magistretti اور Pellerin کے تجویز کردہ ماڈل پر بہت زیادہ بحث ہوئی ہے۔ یہ بحثیں پیچیدہ ہیں اور ممکنہ طور پر مختلف حالات میں میٹابولک ضوابط کی پیچیدگی کی عکاسی کرتی ہیں۔ ان حالات اور نظاموں کی مختلف قسم کے پیش نظر، ہم اس مخطوطہ میں بحث کے نکات پر بحث نہیں کر سکیں گے، اس لیے ہم ان کی رپورٹنگ کرنے والے کئی جائزوں کا حوالہ دیتے ہیں (Chih et al.، 2001; Chih and Roberts, 2003; Dienel and Hertz, 2001 ؛ پیلرین اور مجسٹریٹی، 2003، 2012؛ Aubert et al.، 2005؛ Dienel، 2010، 2017؛ DiNuzzo et al.، 2010؛ Steinman et al. 2016)۔ تاہم، ہم سیکھنے اور یادداشت کے ساتھ ساتھ دماغی پلاسٹکٹی میں گلائکوجن، گلوکوز، اور لییکٹیٹ کے کرداروں کی تلاش کے لیے اہم لٹریچر پر بحث کریں گے۔

متعدد مطالعات میں بتایا گیا ہے کہ دماغی علاقوں کا محرک گلائکوجینولیسس اور گلائکولائسز کے ساتھ ساتھ گلوکوز کی مقدار میں اضافہ کرتا ہے، ایسٹروسائٹس میں، اس خیال سے مطابقت رکھتا ہے کہ سرگرمی پر منحصر عمل کو برقرار رکھنے کے لیے ایسٹروسائٹک گلائکوجن اور گلوکوز میٹابولزم کی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر، NMR سپیکٹروسکوپی، جو کہ لییکٹیٹ انویوو کی پیمائش کی اجازت دیتی ہے، نے فزیولوجک فوٹک محرک (پریچارڈ ایٹ ال۔ 1991) کے دوران انسانی بصری پرانتستا میں لییکٹیٹ کی بلندی کا انکشاف کیا، اور مائیکرو سینسر پر مبنی اقدامات نے ڈینٹیٹ میں ایکسٹرا سیلولر لییکٹیٹ حراستی میں اضافے کا انکشاف کیا۔ پرفورنٹ پاتھ وے کے برقی محرک کے بعد چوہے کے ہپپوکیمپس کا جائرس (Hu and Wilson 1997)۔ مزید برآں، جاگتے ہوئے چوہے میں سرگوشی کا محرک somatosensory cortex (Swanson et al. 1992) کی پرت IV میں تیزی سے گلائکوجن کی خرابی کا باعث بنتا ہے اور اس کے نتیجے میں سومیٹوسینسری کورٹیکس میں نیوران کے مقابلے میں ایسٹروائٹس میں گلوکوز کے اخراج میں ترجیحی اضافہ ہوتا ہے۔ al., 2010)، اگرچہ مزید میکانکی تفصیلات کو سمجھنے کی ضرورت ہے (Dienel and Cruz 2015)۔ ایک طرف خون کے بہاؤ اور دوسری طرف نیوران کے درمیان آسٹرو سائیٹس کی جسمانی پوزیشن اس خیال کی مزید تائید کرتی ہے کہ گلوکوز میٹابولزم کا آسٹرو سائیٹک ریگولیشن سرگرمی، پلاسٹکٹی، سیکھنے اور توانائی کی ضروریات کو سبسڈی دیتا ہے۔یاداشتتشکیل

اس نقطہ نظر کے مطابق، ایسٹروائٹس اور نیوران کی میٹابولک پروفائلنگ نے الگ الگ خصوصیات کا انکشاف کیا جو اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ گلائکولائسز بنیادی طور پر ایسٹروائٹس میں ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، مہذب نیوران ایسٹرو سائیٹس سے بہت زیادہ شرح پر CO2 پیدا کرتے ہیں، اور ان کے متعلقہ انزیمیٹک پروفائلز گلیل سیلز میں گلائکولائسز اور نیورونز میں آکسیڈیشن کے نسبتاً برتری کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں (Bélanger et al. 2011; Hamberger and Hydén 1963; Hydén and Lange) 1962)۔ اس کے علاوہ، شدید طور پر الگ تھلگ، FACS سے پیوریفائیڈ ایسٹروسائٹس بنیادی طور پر گلائکولیٹک پروفائل کی نمائش کرتے ہیں (Lovatt et al. 2007؛ Zhang et al. 2014)۔ آخر میں، انزائم 6-فاسفوفروکٹو-2- کناز/فرکٹوز-2،6-بیسفاسفاٹیس 3 (Pfkfb3)، جو گلائکولائسز کو فروغ دیتا ہے، ایسٹروائٹس میں فعال ہے لیکن مسلسل پروٹاسومل انحطاط کا نشانہ بنتا ہے۔ نیوران (Bolaños et al. 2010؛ Herrero-Mendez et al. 2009)، ایک بار پھر اس خیال کی حمایت کرتے ہیں کہ آسٹرو سائیٹس گلائکولیسس کی بنیادی جگہیں ہیں۔ اس طرح، شواہد کا ایک بڑا حصہ اس نتیجے پر اکٹھا ہوتا ہے کہ ایسٹروائٹس بنیادی طور پر گلائکولیٹک خلیات ہیں، جبکہ نیوران نہیں ہیں، اور اس کے بجائے اعلی آکسیڈیٹیو سرگرمی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔

پہلا مظاہرہ کہ آسٹروسائٹک گلائکولائسز سیکھنے اور یادداشت کے لیے اہم ہے، لیف ہرٹز، میری گِبس اور ساتھیوں کے مطالعے سے سامنے آیا، جنہوں نے یہ ظاہر کیا کہ یادداشت کی تشکیل کے لیے گلائکوجینولیسس ضروری ہے۔ ایک دن پرانے چوزے میں ذائقہ سے بچنے کی تربیت کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے دکھایا کہ گلائکوجن فاسفوریلیس، 1،4-Dideoxy-1،4-imino-d-arabinitol (DAB) کے ایک روکنے والے کا انٹراکرینیل انجیکشن خوراک پر منحصر انداز میں یادداشت کی خرابی، اور یہ نتیجہ اخذ کیا کہ گلائکوجینولیسس طویل مدتی کے لیے ایک اہم ضرورت ہے۔یاداشتاسٹوریج (Gibbs et al. 2006)۔ اس نتیجے سے اتفاق کرتے ہوئے، دماغ میں گلائکوجن کی خرابی چوہوں میں حسی سرگرمی کے دوران نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے (Cruz and Dienel 2002; Swanson et al. 1992)، اور بعد میں ذیل میں تفصیلی مطالعے سے یہ بات سامنے آئی کہ گلائکوجن چوہوں میں یادداشت کی تشکیل کی کئی اقسام میں کردار ادا کرتا ہے اور چوہوں. glycogenolysis کے علاوہ، ایروبک glycolysis کے لئے بھی ضروری ہو سکتا ہےیاداشتتشکیل، جیسا کہ تجربات سے پتہ چلتا ہے جس میں تربیت کے دوران 1 دن کی عمر کے چوزوں کے دماغ میں glycolysis inhibitor 2-deoxyglucose کا ٹیکہ لگایا گیا تھا، جس کے نتیجے میں یادداشت کی طویل مدتی خرابی ہوتی ہے (Gibbs et al. 2007)۔ اس طرح، کئی مطالعات نے اس نتیجے پر اکتفا کیا ہے کہ گلائکوجینولیسس اور ایروبک گلائکولیسس، جس کے نتیجے میں لییکٹیٹ کی پیداوار ہوتی ہے، یادداشت کی تشکیل سے تنقیدی طور پر جڑے ہوئے ہیں۔ اس سے کئی سوالات پیدا ہوتے ہیں: یہ ضابطہ کس طرح واقع ہوتا ہے؟ ایسٹروائٹس کس طرح فعال طور پر نیوران کے ساتھ جوڑے جاتے ہیں؟ وہ کون سے ٹارگٹ میکانزم ہیں جو سیکھنے پر اعلیٰ سطح کی توانائی استعمال کرتے ہیں اور میموری کو مضبوط کرنے کی اجازت دیتے ہیں؟

Astrocytic glycogenolysis، aerobic glycolysis، اور lactate طویل مدتی کے لیے اہم ہیںیاداشتدماغ کے کئی علاقوں میں تشکیل

Pellerin اور Magistretti (Pellerin and Magistretti 1994) کی طرف سے تجویز کردہ ایک ماڈل، جسے astrocyte-neuron lactate shuttle (ANLS) کہا جاتا ہے، تجویز کرتا ہے کہ astrocyte glycolysis اور neuronal oxidation lactate کی نقل و حمل کے ذریعے طویل مدتی میموری کی تشکیل میں مربوط کردار ادا کرتے ہیں۔ یہ ماڈل پیشن گوئی کرتا ہے کہ جوش، اور اس وجہ سے گلوٹامیٹ کا اخراج، ایسٹروائٹس کے ذریعہ گلوٹامیٹ کے اخراج کو متحرک کرتا ہے، جو گلوٹامائن (گلوٹامیٹ-گلوٹامین سائیکل) میں تبدیل ہو جاتا ہے، آخر کار گلوٹامیٹ کے synaptic رہائی کو برقرار رکھتا ہے۔ اس سائیکل کو ایسٹروائٹس سے توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، جو خون سے گلوکوز کے اخراج کو چالو کرے گا اور اسے لییکٹیٹ میں میٹابولائز کرے گا۔ لییکٹیٹ، monocarboxylate ٹرانسپورٹرز (MCTs) کے ذریعے ایسٹروائٹس کے ذریعے جاری کیا جاتا ہے، اسی طرح کے ٹرانسپورٹرز کا استعمال کرتے ہوئے خلیات کی دوسری اقسام میں داخل ہوسکتا ہے، جو پلازما جھلی کے پار پروٹون اور مونو کاربو آکسیلیٹ کے ارتکاز میلان کی بنیاد پر کام کرتے ہیں (Halestrap 2013; Pierre and Pellerin 2005)۔ MCTs پروٹون سے منسلک پلازما میمبرین ٹرانسپورٹرز ہیں جو پلازما جھلیوں میں ایک کاربو آکسیلیٹ گروپ (اس لیے monocarboxylates کی اصطلاح)، جیسے lactate، pyruvate اور ketone باڈیز پر مشتمل مالیکیول لے جاتے ہیں۔ MCT1 کا اظہار astrocytes، ependymocytes، oligodendrocytes، اور خون کی نالیوں کے endothelial خلیات میں ہوتا ہے، جبکہ MCT4 کو منتخب طور پر astrocytes کے ذریعے ظاہر کیا جاتا ہے اور Synaptic سائٹس پر افزودہ کیا جاتا ہے (Pierre and Pellerin 2005؛ Rinholm et al. 2011؛ ​​Suzuki al201et). MCT2، دوسری طرف، منتخب طور پر نیوران (Debernardi et al. 2003) کے ذریعے ظاہر کیا جاتا ہے۔

اس طرح، ایم سی ٹی 4 اور ایم سی ٹی 1 کے ذریعے ایسٹروائٹس کے ذریعے جاری ہونے والے لییکٹیٹ کو ایم سی ٹی 2 کے ذریعے نیوران میں منتقل کیا جاتا ہے، جہاں اسے پائروویٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے جو بعد میں مائٹوکونڈریا میں آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن کے ذریعے میٹابولائز ہو کر 14-17 اے ٹی پی فی لییکٹیٹ مالیکیول (شکل2) پیدا کرتا ہے۔ ایسٹروائٹس سے نیوران کو یہ لییکٹیٹ سپلائی اس بات کی وضاحت فراہم کرتی ہے کہ کس طرح نیوران محرکات کے جواب میں فعال عمل سے پیدا ہونے والی اعلی توانائی کی ضروریات کو سنبھال سکتے ہیں۔

اے این ایل ایس کو بیان کرنے والے پہلے مطالعات کو وٹرو میں انجام دیا گیا تھا، اور اس بارے میں سوالات اٹھائے گئے تھے کہ آیا یہ طریقہ کار invivo (Chih and Roberts 2003; Dienel and Cruz 2004; Gjedde et al. 2002) ہوا تھا۔ تاہم، ہرٹز اور گِبز کی طرف سے اوپر بیان کردہ چوزے کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ گلائکوجینولیسسیاداشتتشکیل (جائزہ کے لیے دیکھیں گبز 2016)۔ ان مطالعات میں، چوزوں کو دو موتیوں کے سامنے لایا گیا، ایک سرخ اور ایک نیلا، اور انہیں تربیت دی گئی کہ وہ نفرت انگیز ذائقہ کے ساتھ مل کر سرخ مالا کو چھونے سے گریز کریں۔ برقرار رکھنے کے ٹیسٹ کے دوران، سرخ اور نیلے موتیوں کی موتیوں کی تعداد کے درمیان تناسب کی پیمائش کی گئی، جس سے پتہ چلتا ہے کہ سرخ موتیوں کی موتیوں کی چھلکوں سے بچنے میں اضافہ ہوا ہے۔ امتیازی تناسب میں تبدیلی یادداشت کی نشاندہی کرتی تھی (Hertz et al. 1996)۔ ابتدائی نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سیکھنے کے 30 منٹ بعد پیشانی دماغ میں گلائکوجن کی سطح کم ہو گئی، جو گلوٹامیٹ کی بلندی کے ساتھ مل کر گلائکوجن سے گلوٹامیٹ کے ڈینوو سنتھیس کو سپورٹ کرنے کے لیے تجویز کرتی ہے۔یاداشتکنسولیڈیشن (Hertz et al. 2003؛ O'Dowd et al. 1994)۔ کچھ سال بعد، اسی گروپ نے ظاہر کیا کہ DAB دن کی عمر کے چوزوں میں ذائقہ سے نفرت کرنے والی یادداشت کو متاثر کرتا ہے جب ملٹی موڈل فوربرین ایسوسی ایشن ریجن، انٹرمیڈیٹ میڈل میسوپیلیم (IMM) میں داخل کیا جاتا ہے، جو کہ یادداشت کے استحکام کے لیے ضروری دماغی خطہ ہے (Gibbs et al. 2006) ؛ گبز اور ہرٹز 2008)۔ پھر انہوں نے پایا کہ گلوٹامائن میموری کو بچانے کے لیے کافی ہے، اور اس لیے تجویز کیا کہ گلوٹامیٹ/گلوٹامین شٹل کے لیے گلائکوجینولیسس اہم ہے، جو ڈی اے بی سے بھی متاثر ہو سکتا ہے۔ انہی مصنفین کے بعد کے مطالعے نے یہ ظاہر کیا کہ L-lactate بھی گلائکوجینولیسس (DAB) یا گلائکولیسس (2-deoxyglucose) (Gibbs et al. 2007) کے ایک روکنے والے کے ساتھ علاج کے بعد چکنوں کے ذائقہ سے بچنے والی یادداشت کو بچانے کے لئے کافی ہے۔ مزید برآں، ڈی-لیکٹیٹ کی انتظامیہ، لییکٹیٹ کی مسابقتی غیر حیاتیاتی طور پر فعال شکل، چکنوں کے ذائقے سے بیزارییاداشتوقت کی تاخیر کے ساتھ جس نے تجویز کیا کہ یہ L-l-lactate میٹابولزم کو روک رہا ہے نہ کہ اپٹیک، جس سے مصنفین اس نتیجے پر پہنچے کہ glycogenolysis اور lactate metabolism کے ذریعے astrocytic metabolism میموری کی تشکیل کے لیے اہم ہے (Gibbs and Hertz 2008)۔ ان نتائج نے اس خیال کی تائید کی کہ نوزائیدہ چوزے میں سیکھنا ایسٹروائٹس میں گلوٹامیٹ ترکیب کے لیے گلائکوجن کے ٹوٹنے پر انحصار کرتا ہے (Gibbs et al. 2007)۔

تاہم، ایک اضافی تشریح یہ ہے کہ glycogenolysis کے ذریعے تیار کردہ lactate کو ان کے استعمال کے لیے نیورونز میں منتقل کیا جاتا ہے، اس طرح یادداشت کی تشکیل کے لیے اہم نیورونل تبدیلیوں کی حمایت کرنے میں مدد ملتی ہے۔ ہم نے اس مفروضے کو invivoin ممالیہ کے دماغوں کا تجربہ کیا، خاص طور پر اس بات پر توجہ مرکوز کرتے ہوئے کہ آیا گلائکوجینولیسس، ایسٹروسائٹک لییکٹیٹ کی رہائی اور نیوران میں نقل و حمل کے طریقہ کار میموری کے استحکام میں شامل ہیں، یہ عمل جو ایک نئی تشکیل شدہ، ابتدائی طور پر کمزور یادداشت کو دیرپا مستحکم نمائندگی میں مستحکم کرتا ہے (البرینی 2009 ، Dudai 2004)۔

روک تھام سے بچنے (IA) کے کام میں تربیت یافتہ بالغ چوہوں کا استعمال کرتے ہوئے، جس میں جانور اس سیاق و سباق سے بچنا سیکھتے ہیں جو پہلے پاؤں کے جھٹکے کے ساتھ جوڑا گیا تھا (خطرے کا ایک سیاق و سباق کا ردعمل)، ہم نے یہ ظاہر کیا کہ لییکٹیٹ ہپپوکیمپس ڈراموں میں ایسٹروائٹس سے نیوران تک منتقل ہوتا ہے۔ طویل مدتی یادداشت کے استحکام میں ایک اہم کردار (Suzuki et al. 2011)۔ خاص طور پر، ہم نے پایا کہ ہپپوکیمپل ایسٹروسائٹک گلائکوجینولیسس میموری کو مضبوط کرنے، انویو ہپپوکیمپل طویل مدتی پوٹینشن، اور Synaptic اور سیلولر میکرومولیکولر تبدیلیوں میں سیکھنے کی حوصلہ افزائی میں اضافے کے لیے ضروری ہے، بشمول فوری ابتدائی جین (IEG) کے اظہار کے لیے پروٹین-اسکیلیٹن سرگرمی سے ریگولیٹڈ (آرک یا آرگ 3.1) اور ٹرانسکرپشن فیکٹر CREB اور ایکٹین سیورنگ پروٹین کوفیلن کا فاسفوریلیشن، یہ سب طویل مدتی synaptic plasticity کے مارکر ہیں۔ درحقیقت، ڈی اے بی نے IA ٹریننگ سے پہلے یا اس کے فوراً بعد ڈورسل ہپپوکیمپس میں دو طرفہ طور پر انجیکشن لگایا جس سے میموری برقرار رکھنے میں مستقل طور پر خلل پڑتا ہے، اور اس خلل کو L-lactate کے شریک انجیکشن سے روکا گیا، لیکن گلوکوز کی ایکویکلوری ارتکاز نہیں۔ مزید برآں، IA کی تربیت کے بعد لییکٹیٹ کی ہپپوکیمپل ایکسٹرا سیلولر ارتکاز، جس کی پیمائش invivomicrodialysis کے ذریعے کی جاتی ہے، نمایاں طور پر بڑھی اور 1 گھنٹے سے زیادہ تک بلند رہی، تقریباً 90 منٹ کے بعد تربیت کے ذریعے بیس لائن پر واپس آ گئی۔ لییکٹیٹ میں یہ اضافہ ہپپوکیمپس میں دو طرفہ ڈی اے بی انجیکشن کے ذریعہ مکمل طور پر ختم کردیا گیا تھا، یہ تجویز کرتا ہے کہ یہ ایسٹروسائٹک گلائکوجینولیسس کا نتیجہ ہے۔

مزید برآں، ہم نے پایا کہ تربیت سے پہلے غیر فعال isomer D-lactate کا ہپپوکیمپل انجیکشن طویل مدتی میموری برقرار رکھنے کو بھی روکتا ہے، یہ تجویز کرتا ہے کہ طویل مدتی میموری کی تشکیل کے لیے لییکٹیٹ میٹابولزم اہم ہے۔ لییکٹیٹ ٹرانسپورٹرز (MCTs) کے دستک ڈاؤن کے بعد میموری برقرار رکھنے پر اسی طرح کے اثرات دیکھے گئے۔ خاص طور پر، اگرچہ ایسٹروائٹس (MCT1 اور MCT4) میں ظاہر ہونے والے لییکٹیٹ ٹرانسپورٹرز کے دستک ڈاؤن کی وجہ سے یادداشت کی خرابی کو L-lactate کے اضافے سے بچایا گیا تھا، لیکن نیوران (MCT2) میں ظاہر ہونے والے ٹرانسپورٹر کے دستک ڈاؤن سے پیدا ہونے والی خرابی، اس کے مطابق نہیں تھی۔ یہ خیال کہ لییکٹیٹ کو ایسٹروسائٹس سے باہر اور نیوران میں منتقل کرنا میموری کی تشکیل کے لیے اہم ہے۔ اس تشریح کے مطابق، ایسٹروسائٹس اور نیوران کے درمیان ایک لییکٹیٹ میلان حال ہی میں دیکھا گیا اور اس کی خصوصیت ہائی ریزولیوشن دو فوٹون مائکروسکوپی (Machler et al. 2016) پر کی گئی۔ لہذا، ہم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ گلائکوجینولیسس اور ایسٹروسائٹ نیوران لیکٹیٹ ٹرانسپورٹ طویل مدتی میموری کی تشکیل کے لیے درکار نیورونل افعال کو تنقیدی طور پر سپورٹ کرتی ہے۔ ایک حالیہ تحقیقات نے میموری کی تشکیل میں ایسٹروسائٹک لییکٹیٹ کے کردار کی مزید تائید کی اور یہ ظاہر کرتے ہوئے کہ آئی اے کی تربیت آسٹروسائٹک نیورونل ٹرانسپورٹ میں شامل مالیکیولز کے ہپپوکیمپل اظہار کی حوصلہ افزائی کرتی ہے، جیسے MCTs اور lactate dehydrogenase (LDH) A اور B کے اظہار، انزائمز جو۔ لییکٹیٹ اور پائروویٹ (Tadi et al. 2015) کی باہمی تبدیلی کو متحرک کریں۔

نیومین ایٹ ال کے ذریعہ بھی اسی طرح کے نتائج اخذ کیے گئے تھے۔ (2011)، جس نے چوہوں کے ہپپوکیمپس میں دماغی گلوکوز اور لییکٹیٹ کی سطح کی پیمائش کرنے کے لیے حساس بائیو پروبس کا استعمال کیا جب کہ وہ ایک مقامی ورکنگ میموری ٹاسک سے گزر رہے تھے۔ انہوں نے پایا کہ جب ایکسٹرا سیلولر گلوکوز کم ہوا تو کام کی کارکردگی کے دوران لییکٹیٹ کی سطح بڑھ گئی، اور L-lactate کے انٹرا ہپپوکیمپل انفیوژن نے اس کام میں میموری کو بڑھایا۔ اس کے علاوہ، ڈی اے بی کے ساتھ ایسٹروسائٹک گلائکوجینولیسس کی فارماسولوجیکل روکنا یادداشت کو خراب کرتا ہے، اور یہ خرابی L-lactate یا گلوکوز میں سے کسی ایک سے الٹ گئی، یہ دونوں گلائکوجینولیسس کی غیر موجودگی میں نیوران کو لییکٹیٹ فراہم کر سکتے ہیں۔ اس مطالعے میں، جیسا کہ ہمارے ہاں، ایم سی ٹی کی ناکہ بندی نیوران میں لییکٹیٹ کے اخراج کے لیے ذمے دار میموری کو متاثر کرتی ہے، اور اس خرابی کو گلوکوز یا ایل لییکٹیٹ کے ذریعے تبدیل نہیں کیا گیا، ایک بار پھر اس خیال کی حمایت کرتا ہے کہ یادداشت کی تشکیل میں معاونت کے لیے نیوران کے ذریعے لییکٹیٹ کا استعمال ضروری ہے۔ . مصنفین نے یہ نتیجہ اخذ کیا، جیسا کہ ہم نے کیا، کہ ایسٹروائٹس نیورونل افعال کو برقرار رکھنے کے لیے لییکٹیٹ کی فراہمی کو کنٹرول کرکے میموری کی تشکیل کو منظم کرتے ہیں۔

جینیاتی طریقوں پر مبنی اضافی مطالعات ان نتائج کی تائید کرتی ہیں۔ ڈیلگاڈو-گارسیا اور ساتھیوں نے پایا کہ چوہوں کے اعصابی نظام میں گلائکوجن سنتھیس کا ناک آؤٹ ہپپوکیمپل ایل ٹی پی اور ایسوسی ایٹو لرننگ دونوں کو متاثر کرتا ہے (Duran et al. 2013)۔ اس کے علاوہ، Boury-Jamot et al. (2016) اور Zhang et al. (2016) نے اطلاع دی ہے کہ بدسلوکی کی دوائیوں (یعنی کوکین کنڈیشنڈ جگہ کی ترجیح یا سیلف ایڈمنسٹریشن) کا استعمال کرتے ہوئے بھوک کنڈیشنگ کا استحکام اور بحالی کا انحصار بھی گلائکوجینولیسس اور ایسٹروائٹس سے نیوران تک لییکٹیٹ کی دشاتمک نقل و حمل پر ہے۔ (BLA) چوہوں کا۔ مزید برآں، extracellular lactate، جیسا کہ invivo microdialysis کے ذریعے ماپا جاتا ہے، IA کی تربیت اور بازیافت کے بعد BLA میں بلند ہوتا ہے (Sandusky et al. 2013)۔

ان مطالعات کے نتائج سے ہم آہنگ، ہم نے پایا کہ BLA glycogenolysis IA میموری کی تشکیل کے لیے اہم ہے، جیسا کہ اس حقیقت سے ظاہر ہوتا ہے کہ IA کی تربیت سے 15 منٹ قبل BLA میں DAB کے دو طرفہ انجیکشن نے چوہوں میں میموری کو برقرار رکھنے میں شدید اور مستقل طور پر خلل ڈالا۔ اس خرابی کو ایک مختلف سیاق و سباق میں دیے گئے ایک یاد دہانی کے جھٹکے سے نہیں بچایا گیا، ایک پروٹوکول جو بجھائی ہوئی یادوں کو دوبارہ قائم کرتا ہے (Inda et al. 2011)، تجویز کرتا ہے کہ تربیت سے پہلے امیگدالا میں گلائکوجینولیسس کو روکنا استحکام کے عمل میں خلل ڈالتا ہے۔ امیگدالا میں DAB کے ساتھ L-lactate کی مشترکہ انتظامیہ نے یادداشت کی خرابی کو بچایا، جس سے IA میموری کے استحکام کے لیے دماغ کے متنوع علاقوں میں glycogenolysis اور lactate کے کردار کی اہمیت کی تصدیق ہوتی ہے (شکل 3)۔

لییکٹیٹ اور/یا گلوکوز میٹابولزم کے ذریعہ ایندھن کے ہدف کے افعال ابھی تک زیادہ تر نامعلوم ہیں۔ نیورونل کمیونیکیشن کے لیے درکار برقی دالوں کو سہارا دینے کے لیے دماغی توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، اور کئی گھریلو کاموں کے لیے، بشمول پروٹین کی ترکیب، فاسفولیپڈ میٹابولزم، نیورو ٹرانسمیٹر سائیکلنگ، اور سیلولر جھلیوں میں آئنوں کی نقل و حمل (Du et al. 2008)۔ جیسا کہ اوپر بیان کردہ مطالعات سے دکھایا گیا ہے، لییکٹیٹ میٹابولزم طویل مدتی یادداشت کی تشکیل اور سرگرمی اور پلاسٹکٹی سے متعلق کئی مالیکیولز کے اظہار میں تربیت پر منحصر اضافے کی حمایت کرتا ہے، بشمول آرک، سی ایف او ایس، اور زیف268 (گاو ایٹ ال۔ 2016؛ سوزوکی وغیرہ۔ 2011;

یانگ وغیرہ۔ 2014)۔ یہ اثرات NMDA ریسیپٹر پر منحصر ہیں، جس کا مطلب یہ ہے کہ دودھ پر منحصر تبدیلیاں سرگرمی اور/یا پلاسٹکٹی سے منسلک ہیں (Yang et al. 2014)۔ Invivo، lactate اعصابی سرگرمی کو برقرار رکھنے کے لیے کافی ہے (Wyss et al. 2011) اور حالیہ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ انٹرسٹیشل K پلس ایلیویشن ایسٹرو سائیٹ جھلی پر ایک چینل کو چالو کر سکتا ہے جس کے ذریعے آسٹرو سائیٹک لییکٹیٹ انٹرسٹیٹیئم میں بہہ سکتا ہے، متوازی طور پر قائم شدہ نقل و حمل کے ذریعے۔ MCTs (Sotelo-Hitschfeld et al.، 2015)۔ ایسٹروسائٹک لییکٹیٹ کی رہائی کا یہ راستہ جھلی کی صلاحیت کے ساتھ جوڑا جاتا ہے اور لییکٹیٹ کو ارتکاز کے میلان کے خلاف جاری کرنے کی اجازت دیتا ہے، جب کہ MCT الیکٹرو نیوٹرل ہے اور نیٹ فلوکس H پلس اور لییکٹیٹ کی ٹرانس میمبرین ارتکاز سے چلتی ہے۔ مزید برآں، بائی کاربونیٹ ریسپانسیو گھلنشیل ایڈنائل سائکلیس کے ذریعے ایک ایسٹروسائٹک میکانزم جس کی وجہ سے گلائکوجن کی خرابی، بہتر گلائکولائسز، اور ایکسٹرا سیلولر اسپیس میں لییکٹیٹ کی رہائی ہوتی ہے، جسے بعد ازاں نیوران انرجی سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کرنے کے لیے لے جاتے ہیں۔ 2012)۔ اجتماعی طور پر یہ مطالعات اس نتیجے کی تائید کرتے ہیں کہ آسٹرو سائیٹس کے ذریعے نیوران تک لییکٹیٹ کی ترسیل کو سرگرمی کے جواب میں کئی طریقوں سے منظم کیا جا سکتا ہے اور یہ سمجھنے کے لیے مطالعات کی ضرورت ہے کہ آیا متوازی یا انتخابی طریقہ کار سیکھنے کے دوران ہوتا ہے۔ اس کے باوجود یہ ابھرتا ہے کہ ڈیپولرائزیشن کے بعد نہ صرف ionic membrane homeostasis کو سہارا دینے کے لیے lactate کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ یادداشت کی تشکیل اور اسٹوریج سے وابستہ طویل مدتی ترمیم کے لیے درکار متعدد دیگر نیورونل افعال بھی۔