Новое исследование, проведенное американскими учеными, раскрыло механизм, благодаря которому информация может храниться в памяти на протяжении всей жизни. Ключевую роль в этом процессе играет белок KIBRA.
Изучение механизмов создания воспоминаний является одним из наиболее востребованных направлений в современной биологии и медицине. Свежие научные изыскания демонстрируют, что долговременная память невозможна без воспаления в мозге, что в «кристаллизации воспоминаний» важную роль играет сон. Кроме того, стало известно, что во время отдыха мозг способен не только обрабатывать информацию о событиях прошлого, но и прогнозировать будущее.
Ученые из Национального института здравоохранения (США) попытались разрешить вопрос, который на протяжении десятилетий оставался без ответа: почему люди, даже в преклонном возрасте, способны с точностью воспроизводить события из своего детства? Что обеспечивает столь длительное сохранение воспоминаний в памяти? Описание механизма, который им удалось выявить, опубликовал журнал Science Advances.
Уже давно было установлено, что нейроны, клетки мозга, сохраняют информацию в памяти благодаря наличию структуры, состоящей из сильных и слабых связей синапсов, этот процесс определяет работу нейронных сетей. Однако молекулы, находящиеся в синапсах, непрерывно перемещаются, изнашиваются и заменяются в течение нескольких дней или даже часов. В связи с этим оставалось неясным, каким образом воспоминания способны сохраняться, не изменяясь и не исчезая.
Исследователи установили, что молекулы белка KIBRA, присутствующие в почках и мозге, и связанные у каждого человека с памятью, как положительной, так и отрицательной, выполняют функцию «связующего звена» для других молекул, способствуя закреплению воспоминаний. В ходе эксперимента с участием мышей ученые проанализировали взаимодействие KIBRA с протеинкиназой Mzeta (PKMzeta) – ключевым ферментом, необходимым для консолидации синапсов у млекопитающих. Он играет важную роль в процессе формирования воспоминаний, однако со временем деградирует.
Выяснилось, что KIBRA выступает в роли «постоянной синаптической метки», присоединяясь к сильным синапсам и молекулам PKMzeta. Он избегает слабых синапсов, но способствует сохранению сильных и привлекает к ним дополнительные молекулы протеинкиназы Mzeta. Разрыв связи KIBRA-PKMzeta приводит к утрате старых воспоминаний. Именно этот механизм позволяет объяснить и результаты предыдущих исследований, согласно которым белок KIBRA улучшил память мышей с болезнью Альцгеймера.
«Авторы новой работы отметили, что предыдущие исследования, направленные на раскрытие механизмов долговременного хранения информации молекулами, рассматривали исключительно действия отдельных молекул. Их работа демонстрирует, как эти молекулы взаимодействуют, что позволяет обеспечить постоянное сохранение информации.
Исследователи также подчеркнули, что их работа подтверждает идею, предложенную нейробиолога Фрэнсиса Крика в 1984 году. Он высказал предположение, что воспоминания хранятся в мозге, несмотря на непрерывные клеточные и молекулярные преобразования, по принципу корабля Тесея. В процессе ремонта старые доски заменяются на новые, что позволяет судну оставаться в рабочем состоянии на протяжении многих лет.
Понимание процессов, благодаря которым возникают и поддерживаются воспоминания, поможет улучшить подходы к лечению неврологических и психических расстройств, связанных с нарушениями памяти. Биологическое объяснение механизма, который можно сравнить с «молекулярным клеем», впервые прояснило результаты предыдущих исследований в области памяти, имеющие большое значение для современной медицины.