Будь то первое посещение зоопарка или то, как мы учились кататься на велосипеде, воспоминания о детстве сохраняются до зрелых лет. Но чем объясняется то, что эти воспоминания сохраняются почти всю жизнь?
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, проведенное группой международных ученых, раскрывает биологическое объяснение долговременной памяти. Оно основано на открытии роли молекулы KIBRA, которая служит “клеем” для других молекул, тем самым закрепляя формирование памяти.
“Предыдущие попытки понять, как молекулы хранят долговременную память, были сосредоточены на индивидуальных действиях отдельных молекул”, - объясняет Андре Фентон, профессор нейронаук в Нью-Йоркском университете и один из главных исследователей. “Наше исследование показывает, как они работают вместе, чтобы обеспечить вечное хранение памяти”.
“Более глубокое понимание того, как мы храним наши воспоминания, поможет в будущем направить усилия на освещение и решение проблем, связанных с памятью”, - добавляет Тодд Сактор, профессор Университета здравоохранения SUNY Downstate и один из главных исследователей.
Давно известно, что нейроны хранят информацию в памяти в виде структуры сильных и слабых синапсов, которая определяет связность и функционирование нейронных сетей. Однако молекулы в синапсах нестабильны, они постоянно перемещаются в нейронах, изнашиваются и заменяются в течение нескольких часов или дней, в связи с чем возникает вопрос: Как же тогда воспоминания могут оставаться стабильными на протяжении многих лет и десятилетий?
В исследовании, проведенном на лабораторных мышах, ученые сосредоточились на роли KIBRA, или белка, экспрессируемого почками и мозгом, генетические варианты которого у человека связаны как с хорошей, так и с плохой памятью. Они сосредоточились на взаимодействии KIBRA с другими молекулами, имеющими решающее значение для формирования памяти, - в данном случае с протеинкиназой Mzeta (PKMzeta). Этот фермент - самая важная молекула для укрепления нормальных синапсов млекопитающих из всех известных, но он разрушается через несколько дней.
Их эксперименты показывают, что KIBRA является “недостающим звеном” в долгосрочной памяти, выступая в качестве “стойкой синаптической метки”, или клея, который прилипает к сильным синапсам и PKMzeta, избегая при этом слабых синапсов.
“Во время формирования памяти синапсы активируются - и KIBRA избирательно позиционируется в этих синапсах. Затем PKMzeta присоединяется к синаптической метке KIBRA и сохраняет прочность этих синапсов. Это позволяет синапсам прилипать к вновь созданной KIBRA, привлекая еще больше новых PKMzeta”, - объясняет Сактор, профессор физиологии, фармакологии, анестезиологии и неврологии в SUNY Downstate.
Более того, эксперименты, проведенные в статье Science Advances, показывают, что разрыв связи KIBRA-PKMzeta стирает старую память. Предыдущие работы показали, что случайное увеличение количества PKMzeta в мозге усиливает слабые или угасающие воспоминания, что было загадочно, поскольку это должно было привести к обратному эффекту, действуя в случайных местах, но постоянное синаптическое мечение KIBRA объясняет, почему дополнительная PKMzeta улучшает память, действуя только в местах, помеченных KIBRA.
“Механизм постоянной синаптической метки впервые объясняет эти результаты, которые имеют клиническое значение для неврологических и психиатрических расстройств памяти”, - отмечает Фентон.
Авторы статьи отмечают, что исследование подтверждает концепцию, представленную в 1984 году Фрэнсисом Криком. Сактор и Фентон отмечают, что предложенная им гипотеза, объясняющая роль мозга в сохранении памяти, несмотря на постоянные клеточные и молекулярные изменения, представляет собой механизм “корабля Тесея” - заимствованный из философского аргумента, восходящего к греческой мифологии, в котором новые доски заменяют старые, чтобы поддерживать корабль Тесея в течение многих лет.
“Механизм стойких синаптических меток, который мы обнаружили, аналогичен тому, как новые доски заменяют старые, чтобы сохранить корабль Тесея в течение многих поколений, и позволяет воспоминаниям сохраняться годами, даже когда белки, поддерживающие память, заменяются”, - говорит Сактор. “Фрэнсис Крик интуитивно понял механизм “корабля Тесея” и даже предсказал роль протеинкиназы. Но потребовалось 40 лет, чтобы выяснить, что его компонентами являются KIBRA и PKMzeta, и разработать механизм их взаимодействия”.
Нью-Йоркский университет, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
