Стресс убивает память на клеточном уровне

Лучшие ученые мира стараются разгадать секреты мозга и понять, почему он стареет, а человек при этом глупеет. Даже открывший структуру ДНК, Джеймс Уотсон говорит, что, если бы была возможность начать вторую жизнь, он бы обязательно посвятил ее изучению мозга. Доктор Уотсон тоже хочет знать, как продлить молодость мозга и сохранить светлый разум в преклонном возрасте.

Infox.ru уже писал об исследовании американских ученых, которые нашли взаимосвязь между количеством дендритных шипиков и возрастными изменениями памяти. По их данным, с годами количество шипиков на нейронах уменьшается, и мозг млекопитающих утрачивает былую способность запоминать. В исследовании биологов из Калифорнийского университета (University of California) и Университета Рокфеллера (The Rockefeller University) описана еще одна причина повышенной смертности шипиков.

Центр запоминания

Гиппокамп — участок мозга, который участвует в формировании многих типов памяти и переформатирует краткосрочную память в долгосрочную. Иными словами, он получает информацию, кодирует ее, упаковывает в архивы и достает необходимые файлы по требованию. На клеточном уровне запоминание, архивация и переформатирование осуществляются с помощью связей между разрастающимися нейронными шипиками, которые образуют дополнительные синапсы. Под микроскопом помнящая нервная клетка значительно отличается от своих отдыхающих соседок. У запоминающей труженицы размеры и масса отростков сильно увеличиваются.

Стресс отупляет

Неоднократно ученые сообщали, что стресс изменяет структуру и функции запоминающего центра. Достоверно доказано, что хронический стресс приводит к ослаблению памяти и внимания, вызывает аномальные изменения в строении нервных клеток и синапсов. Кратковременный острый стресс тоже корректирует форму нервных клеток, уменьшая разветвленность и плотность древовидных (дендритных) отростков в функциональных участках гиппокампа. Причем нейроны, измененные под действием хронического и краткосрочного стресса, могут несколько отличаться по внешнему виду. Исследователи отмечают, что наблюдаемые различия не изменяют суть проблемы. Главное — стресс влияет на функциональные зоны гиппокампа. Эффект же может отличаться в зависимости от силы стресса, продолжительности воздействия, гормонального фона и возраста организма, который находится под воздействием стресса. Тем не менее исследований, направленных на изучение механизмов, при помощи которых стресс ослабляет память, до настоящего момента не проводилось, говорят авторы работы.

Мыши в мегаполисе

Исследователи из США под руководством Кристофера Рекса (Christopher S. Rex) провели эксперимент на трансгенных мышах, нейроны которых производили желтый флуоресцентный белок. С помощью такой метки ученые сделали нервные клетки более видимыми и заметными. Далее по уже разработанным и испробованным методикам ученые вгоняли мышей в краткосрочное стрессовое состояние.

Чтобы оценить всю остроту эксперимента, нужно представить себя лабораторной мышкой — ради науки им пришлось пережить нешуточный страх. Каждая мышь сидела в отдельной колбочке объемом 50 мл. Емкости с мышками стояли не на столе, а на вибрирующей площадке. Более того, эксперимент проходил в ярко освещенной лаборатории и сопровождался музыкой и шумом. Очевидно, что мыши чувствовали себя некомфортно. Впрочем, если на минуточку представить тысячи москвичей, которые заталкиваются в вагоны метро и электричек (особенно в эти дни на Курском вокзале), то, пожалуй, мышиный стресс можно сравнить с ежедневной рутиной жителя мегаполиса.

Стресс подрезает веточки нейронов

После описанного выше пятичасового стресса ученые проверили способность мышей усваивать новые знания, а заодно присмотрелись к морфологическим изменениям в нейронах гиппокампа. Оказалось, что у мышей значительно уменьшились количество и плотность расположения дендритных шипиков в уже известном биологам участке CA3. Дело в том, что предыдущие исследования указывали на деградацию нейронов в этой области при хроническом стрессе. Теперь ученые выяснили, что нейроны изменяются и при коротком остром стрессе.

Согласно результатам исследования, утрата шипиков сопровождается ослаблением нейронных связей. Это и понятно, ведь каждый дендритный шипик образует синапс с другими отростками. С помощью таких узелочков нейроны образуют единую сеть. Но если узелок разрезать, то в сети образуется дыра. Чем больше таких дыр (и меньше нейронных связей), тем хуже клетки мозга обмениваются информацией. Соответственно, новая информация не только не сохраняется, но даже не усваивается. Именно к таким выводам пришли ученые, когда соотнесли количество потерянных шипиков с интеллектуальными изменениями.

«Индивидуальный уровень утерянных шипиков коррелирует с когнитивными нарушениями испытуемой особи», — пишут авторы работы Correlated memory defects and hippocampal dendritic spine loss after acute stress involve corticotropin-releasing hormone signaling, опубликованной в журнале PNAS.

Исследователи обратили внимание на то, что в ответной реакции на стресс принимает участие тоже известный нейропептид — кортикотропинвысвобождающий гормон (CRH). С его появлением и включением соответствующего рецептора ученые связывают обрезание шипиков. Исследователи отмечают, что пока неясно, как белок CRH истребляет отростки нейронов. В больших концентрациях нейропептид способен самостоятельно убивать дендритные шипики, воздействуя на рецептор CRFR₁. Однако в живом организме нейроубийца, скорее всего, взаимодействует с другими соединениями. Ученые предполагают, что CRH лишь одна из молекул, которые угнетают память и способность обучаться.

Нейрофизиологи попробовали блокировать систему CRH-CRFR_1. Оказалось, что мышей с отключенной системой «белок-рецептор» шум мегаполиса не гнетет. После пятичасовой лабораторной пытки зверьки не страдали явными когнитивными расстройствами, да и с нейронами все было в норме. Исследователи утверждают, что полученные результаты можно применить и в медицинской практике.

Пока биологи не нашли остальных участников отупляющего процесса, они советуют избегать стрессов и беречь нервы. Известно, что легкий стресс (например, ушат холодной воды) активирует организм и заставляет человека взбодриться. Но ситуации, в которые горожане попадают каждый день, могут значительно отуплять мозг и снижать интеллект.