Исследователи выяснили, как в мозге формируется долговременная память
Объяснение тому, как в мозге формируются долговременные воспоминания, нашли исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке, 25 апреля сообщает сайт новостей медицины и здравоохранения Medical Xpress со ссылкой на пресс-службу колледжа.
«Способность запоминать новую информацию и хранить ее в течение длительного времени — одна из самых замечательных особенностей мозга, — говорит Роберт Х. Сингер, директор программы колледжа по биологии РНК. — Мы сделали поразительное открытие на мышах относительно молекулярной основы создания этих долговременных воспоминаний».
Науке хорошо известно, что информация о событии обрабатывается в мозге нейронами и хранится в области, называемой гиппокампом. Воспоминание о событии формируется, когда повторная нервная стимуляция усиливает синапсы — связи между нервными клетками.
Стабилизация длительных синаптических связей осуществляется белками, необходимыми для долговременной памяти. «Чертежами» для этих белков являются молекулы информационной РНК (мРНК), которые, в свою очередь, транскрибируются (копируются) из генов Arc, связанных с памятью.
«Парадокс заключается в том, что для формирования долговременной памяти требуется много времени — несколько часов, а мРНК и белки, связанные с созданием белков, исчезают менее чем за час», — указала Сулагна Дас, доцент кафедры клеточной биологии колледжа. — Как это может быть?»
Для ответа на этот вопрос исследователи создали генетически модифицированную лабораторную мышь с флуоресцентно помеченными молекулами мРНК, происходящими от гена Arc, критически важного для преобразования событий нашей жизни в долгосрочные воспоминания.
Ученые стимулировали синапсы в нейронах гиппокампа мыши и, используя разработанные ими методы визуализации с высоким разрешением, наблюдали в режиме реального времени результаты этой стимуляции в отдельных нервных клетках.
Оказалось, что одиночный стимул нейрона запускал многочисленные циклы продуцирования геном Arc молекул мРНК, которые затем транслировались в белки Arc, усиливающие синапсы.
«Мы увидели, что некоторые белковые молекулы, полученные из этого первоначального синаптического стимула, возвращаются к Arc и реактивируют его, инициируя еще один цикл образования мРНК и производства белка, за которым следуют еще несколько других», — рассказал доктор Сингер о сделанном командой открытии.
«С каждым циклом мы видели, как всё больше и больше белка накапливается, образуя „горячие точки“ в синапсах, где закрепляются воспоминания. Мы обнаружили ранее неизвестную петлю обратной связи, которая объяснила, как короткоживущие мРНК и белки могут создавать долгоживущие воспоминания», — дополнила его рассказ доктор Дас.
Доктор Сингер напомнил, как люди поступают для запоминания стихотворения: «Чтобы создать прочную память, необходимо многократно перечитывать стихотворение, и каждое чтение можно рассматривать как прерывистый стимул, добавляющий в синапс белок, формирующий память».
Дефектная экспрессия гена Arc, отметила доктор Дас, приводит к проблемам с памятью. Она может вызывать неврологические расстройства, в том числе расстройства аутистического спектра и болезнь Альцгеймера. «То, что мы узнали о реакции Arc на стимуляцию нервных клеток, может дать представление о причинах этих проблем со здоровьем», — отметила она.
Результаты проведенного исследования ученые представили в статье «Поддержание короткоживущего белка, необходимого для долговременной памяти, включает циклы транскрипции и локальной трансляции», опубликованной в журнале Neuron.
