Раскрыт механизм долговременной памяти

Раскрыт механизм формировния воспоминаний. Оказалось, что сложнейший процесс контролирует один белок под названием Arc.

Ученые из Института Гладстоуна раскрыли механизм формирования долгосрочной памяти в мозге человека. Возможно, это открытие позволит вылечить тяжелые неврологические заболевания и станет основой новых суперэффективных обучающих технологий.

Ученые расшифровали способ, с помощью которого белок под названием Arc регулирует активность нейронов, формирующих долговременную память. Результаты данного исследования, опубликованные в издании Nature Neuroscience, также дают понимание того, что происходит в мозге на молекулярном уровне, когда этот процесс нарушен.

Ученые из Института Гладстоуна очень тщательно изучили внутреннюю работу синапсов - узкоспециализированных переходов, которые обрабатывают и передают информацию между нейронами. Большинство синапсов в нашем мозге формируются на ранних стадиях развития мозга, однако на протяжении взрослой жизни могут появляться новые, разрушаться или укрепляться старые. Более активные синапсы становятся сильнее, и этот процесс имеет важное значение для формирования новых воспоминаний. В то же время этот процесс опасен, поскольку сильно возбуждает нейроны и может привести к эпилептическим припадкам. Поэтому природа предусмотрела мощные механизмы контроля, один из которых обнаружен недавно.

Речь идет о так называемом процессе гомеостатического масштабирования, который позволяет укреплять новые синаптические связи. Это происходит в процессе формирования воспоминаний, и особый процесс защищает нейроны от чрезмерного возбуждения. Теперь ученые подозревают, что ключевую роль в этом процессе играет белок Arc.

В ходе экспериментов, мыши, лишенные белка Arc, не могли вспомнить порядок выполнения задачи, которую они усвоили прошедшим днем. Они обучались новым задачам, но не могли их запомнить, сохранить в памяти надолго. Исследования показали, что белок Arc накапливается в синапсах при обучении, судя по всему, белок очень важен для формирования долговременных воспоминаний.

Более того, когда отдельные нейроны стимулируются во время обучения, Arc начинает не только накапливаться в синапсах, но и направляется в ядро нейрона. При этом действует сложная схема: Arc работает в трех направлениях. Одно из них ведет белок от ядра, другое в ядро, а третье держит белок внутри ядра. По мнению ученых, наличие такой сложной и жестко регулируемой системы является убедительным доказательством того, что данный процесс является очень важным для организма.

И это действительно так: эксперименты показали, что Arc действует как главный регулятор всего процесса гомеостатического масштабирования. Во время формирования памяти определенные гены должны включаться и выключаться в строго определенное время и генерировать белки, которые помогают нейронам сохранить новые воспоминания. Arc регулирует этот процесс и укрепляет синаптические связи без перевозбуждения нейронов, что позволяет переводить приобретенные навыки в долговременную память.

Это очень важное открытие, которое имеет большое значение не только для расшифровки механизмов работы памяти. Также оно может помочь решить множество неврологических проблем, включая лечение доселе неизлечимых болезней, например аутизма или болезни Альцгеймера.