Новаторское исследование ученых из США выявило механизм, позволяющий информации сохраняться в памяти на протяжении всей жизни человека. Главную роль в нем играет белок KIBRA.
Формирование воспоминаний — одна из самых популярных тем современных исследований в сфере биологии и медицины. Недавние работы показали, 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.
Исследователи из Национального института здравоохранения (США) обратились к вопросу, ответить на который наука не могла несколько десятков лет: почему человек даже в пожилом возрасте может точно помнить события детства? Что позволяет воспоминаниям сохраняться в памяти настолько долго? Описание механизма, который им удалось обнаружить, опубликовал журнал Science Advances.
Давно было известно, что нервные клетки мозга, нейроны, хранят в памяти информацию в виде структуры сильных и слабых синапсов, которая определяет функционирование нейронных сетей. Но молекулы в синапсах постоянно перемещаются, изнашиваются и заменяются в течение нескольких дней или даже часов. Из-за этой особенности оставалось неясным, как воспоминания могут сохраняться, не меняясь и не исчезая.
Ученые выяснили, что молекулы белка KIBRA (находится в почках и мозге, связан у каждого человека как с хорошей, так и с плохой памятью) служат «клеем» для других молекул, укрепляя воспоминания. В рамках эксперимента с участием мышей исследователи изучили, как KIBRA взаимодействует с протеинкиназой Mzeta (PKMzeta) — самым важным ферментом для укрепления нормальных синапсов у млекопитающих. Он играет решающую роль в формировании воспоминаний, но разрушается за несколько дней.
Оказалось, что KIBRA становится «постоянной синаптической меткой», прикрепляясь к сильным синапсам и молекулам PKMzeta. Слабых синапсов он избегает, однако сильным помогает оставаться таковыми и привлекает к ним новые молекулы протеинкиназы Mzeta. Если связь KIBRA-PKMzeta разрывается, исчезают старые воспоминания. Именно этим механизмом объясняются и результаты предыдущих исследований, согласно которым белок KIBRA улучшил память мышей с болезнью Альцгеймера.
«Предыдущие попытки понять, как молекулы хранят информацию в долговременной памяти, были сосредоточены на индивидуальных действиях отдельных молекул. Наше исследование показывает, как они работают вместе, обеспечивая вечное хранение информации», — пояснили авторы новой работы.
Ученые также отметили, что их исследование подтвердило концепцию, которую в 1984 году сформулировал нейробиолог Фрэнсис Крик. Он предполагал, что воспоминания сохраняются в мозге, несмотря на постоянные клеточные и молекулярные изменения, по принципу корабля Тесея. В нем старые доски заменяют новыми, чтобы судно могло функционировать много лет.
Сведения о том, как формируются и сохраняются воспоминания, позволят усовершенствовать методы работы с неврологическими и психическими расстройствами памяти. Механизм «молекулярного клея» впервые объяснил с биологической точки зрения результаты предыдущих исследований памяти, значимые для современной медицины.