Вспомнить всё
Область гиппокампа на 3-D модели человеческого мозга. Источник: AP /McGill University

Область гиппокампа на 3-D модели человеческого мозга. Источник: AP /McGill University

Нейрофизиологи нашли в мозге молекулу, которая ограничивает объем запоминаемой информации в долгосрочной памяти

Канадские и американские нейрофизиологи обнаружили в мозге мышей небольшую гормональную молекулу FXR1P, которая дирижирует тем, как много нового мы можем запомнить за один прием. Она блокирует сборку особых белков, необходимых для закрепления воспоминаний в нервных клетках. Если работу молекулы подавить, то мозг начинает запоминать больше информации и усваивает ее заметно быстрее, чем в нормальном состоянии. О результатах исследования рассказывает пресс-служба канадского университета Макгилла.

Благодаря стремительному развитию нейрофизиологии в последние несколько десятилетий, сегодня ученые очень хорошо осознают, что мозг человека и всех других животных представляет собой не только сверхсложную электрическую, но и химическую машину. Каждое действие, передача сигнала между нервными клетками, их «включение» и «выключение», формирование и извлечение воспоминаний и прочие операции, сопровождаются выделением, поглощением различных белковых молекул и гормонов, меняющих работу нейронов.

Малейшие сбои в этой машине, вызванные внешними факторами, такими как алкоголь или наркотики, или внутренними причинами (нарушениями в работе генов), часто приводят к очень серьезным сбоям в работе памяти и к потере способности ясно мыслить. Сегодня ученые считают, что болезнь Альцгеймера, связанная с ней неспособность запоминать новую информацию и вспоминать ее возникает в результате нарушений в сборке молекул белка APP, который помогает нейронам формировать новые связи с другими нервными клетками.

Кевин Мурай из Университета Макгилла (Канада), его коллеги по лаборатории и несколько нейрофизиологов из США и Италии, образно выражаясь, пытались разобрать эту машину на части, наблюдая за тем, как исчезновение одного или нескольких подобных белков влияло на память и когнитивные способности мышей.

Больше всего ученых интересовал белок и связанный с ним одноименный ген FXR1P, похожий по своей структуре на ген FMR1, поломка которого приводит к развитию синдрома ломкой Х-хромосомы — наследственного заболевания, главной чертой которого является умственная отсталость, неспособность запоминать новую информацию, тяжелые формы аутизма и недоразвитость речи.

Как отмечают Мурай и его коллеги, функции гена FXR1P и его роль в работе памяти человека оставались неизвестными для науки — его изучению мешает то, что данный участок ДНК критически важен для роста зародыша млекопитающих и его модификация или удаление из генома приводят к фатальным последствиям.

Авторы открытия смогли обойти эту проблему, удалив FXR1P только в части мозга у нескольких взрослых мышей, вставив в их геном особый бактериальный ген Cre, который позволяет вырезать из ДНК участки, помеченные уникальной комбинацией из нескольких генетических «букв»-нуклеотидов. Эта система работает крайне избирательно, что позволило ученым удалить FXR1P только в клетках гиппокампа — особой части нервной системы, где хранятся и обрабатываются воспоминания.

После того как мыши восстановились, ученые провели серию тестов, в рамках которых они попытались оценить, насколько изменились когнитивные способности мышей, их память и поведение. В целом, грызуны вели себя абсолютно так же, как особи из контрольной группы — они одинаково сильно реагировали на страх, столь же быстро (или медленно) искали дорогу к кормушке в незнакомой им клетке.

Ситуация кардинально изменилась, когда нейрофизиологи перешли к проверке памяти мышей. Животные с удаленным геном FXR1P гораздо быстрее запоминали выход из темного лабиринта, заполненного водой и дольше помнили о его расположении. В среднем, они тратили на четверть меньше времени на побег из «тюрьмы», что говорит о заметном улучшении их способности запоминать информацию на длительный срок.

Но не все изменения были столь позитивными. Удаление гена сделало память мышей слишком устойчивой, и они с большим трудом справлялись с ситуациями, когда выход из лабиринта периодически менял свое положение — они упорно искали его в той точке, где он находился раньше.

Это открытие заинтриговало ученых, и они попытались найти химическую причину того, почему память мышей стала заметно крепче. Для этого они усыпили нескольких грызунов, препарировали их мозг и сравнили их клетки гиппокампа с тем, как работают нейроны в мозге обычных мышей.

То, что они увидели, крайне удивило Мурая и его коллег. Оказалось, что FXR1P не просто влияет на работу памяти, но, по сути, является особым белком-«дирижером», который управляет работой всех остальных сигнальных молекул и гормонов, задействованных в формировании новых воспоминаний.

По словам ученых, FXR1P является своеобразным нейрофизиологическим «тормозом», который подавляет работу генов, отвечающих за сборку белков памяти, в тех случаях, когда их концентрация в нейронах превышает некую отметку. При отключении FXR1P эти ограничения снимаются, что позволяет нервным клеткам формировать практически бесконечное количество связей с другими нейронами. Это объясняет, почему память у мышей улучшилась и почему они крайне медленно меняли «мнения».

«Перспективы этого открытия выглядят крайне интересными. Если нам удастся найти способы контролировать данный "тормоз", то мы сможем гибко управлять активностью и пластичностью (способностью нейронов формировать новые связи. — РП) мозга. Так, если мы говорим об аутизме, то с ним можно бороться, понижая активность мозга в определенных его регионах. Если же речь идет о болезни Альцгеймера, то нам, наоборот, следует повысить ее. Манипулируя уровнями FXR1P, мы постепенно научимся управлять тем, как происходит формирование и считывание воспоминаний, что позволит нам облегчить жизнь всем людям, страдающим от болезней мозга», — заключает Мурай.

Странные деньги Далее в рубрике Странные деньги«Исламское государство» попытается возродить золотой динар; РП вспоминает неудавшиеся валютные союзы и непризнанные валюты Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

16 ноября 2014, 11:00
Интересно на сколько автор статьи отождествляет себя с мышью. Я конечно понимаю, что у нас много общего, но прочитав первое предложение сразу возникла мысль : как гормональная молекула в мозгу мышей "дирижирует" памятью людей?
16 ноября 2014, 22:37
трехдневный эмбрион мыши и человека, практически неотличимы, так что смысл есть)
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Дискуссии без купюр.
Читайте «Русскую планету» в социальных сетях и участвуйте в обсуждениях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»