Новая линия генетически модифицированных мышей позволила увидеть клеточные контакты, формирующиеся в процессе запоминания. Память об ударе электрическим током визуализировали с помощью флуоресцирующих меток.

На срезах, полученных через 1, 2 и 6 часов после «знакомства» животных с электрическим током, видно, как рецепторы к глутамату (зеленые точки) мигрируют по дендритам

Нейробиологи считают, что в процессе запоминания в ответ на воздействие определенных стимулов, происходит усиление отдельных синаптических контактов — связей между нервными клетками. Вероятно, это усиление является результатом того, что в зону синапса мигрируют определенные белки. Однако, что это за белки, и каким образом проходит их перемещение, до сих пор неизвестно.

Благодаря работе Марка Мэйфорда (Mark Mayford) и его группы первым «отслеженным» белком стал рецептор к глутамату — сигнальной молекуле (нейротрансмиттеру), играющей важную роль в запоминании. Для этого ученые создали линию мышей, в организме которых глутаматный рецептор помечен флуоресцирующей меткой.

Затем мышей подвергали процессу обучения — приучали ожидать легкого, но неприятного удара током при помещении в определенный контейнер. Формирующийся в результате страх является очень устойчивой долговременной памятью. Предположительно, нейроны, которые при этом активируются, ответственны за формирование условного рефлекса отвращения. Нейроны начинали синтезировать светящийся белок только при переходе в активное состояние. Это позволило авторам идентифицировать только те нервные клетки, которые участвуют в запоминании, и проследить все детали перемещения белка-рецептора по отдельным нейронам.

Вдобавок, ученые полностью отключили систему синтеза флуоресцирующего белка с помощью доксициклина, которым мышей кормили в течение всей жизни — делая перерыв только на период эксперимента. Таким образом, меченый белок синтезировался только в период формирования интересующего нас воспоминания. Изучение срезов ткани мозга, сделанных в разные моменты времени от начала эксперимента, позволило авторам проследить за миграцией глутаматных рецепторов от места, где они синтезируются, в гиппокамп — регион мозга, играющий важную роль в запоминании.

Синапсы бывают нескольких типов, в зависимости от формы формирующих их отростков: тонких, толстых или грибовидных. Интересен тот факт, что глутаматные рецепторы преимущественно накапливался в синапсах одного типа, сформированных грибовидными отростками нейронов. Этот факт говорит о том, что в процессе формирования памяти (по крайней мере, связанной со страхом) участвует специализированная система, направляющая перемещение синаптических белков в строго определенные клетки. Однако пока неизвестно, какие молекулы в этом задействованы.

Еще одной загадкой является то, что меченый рецептор исчезает из синапсов в течение 72 часов, в то время как само воспоминание сохраняется гораздо дольше. В формировании и поддержании памяти, несомненно, должны участвовать также и другие белки, и другие регионы мозга. Очевидно, гиппокамп не является окончательным местом сохранения информации о боязни определенного фактора. Авторы предполагают, что он сохраняет информацию о месте воспоминания, в данном случае — контейнере, в котором проводилось «обучение». А роль сохранения самой боязни удара тока выполняет миндалевидное тело.

У Мэйфорда с коллегами довольно интересные планы: ученые намерены выяснить, можно ли научить бояться контейнера мышь, которую сажали в него, но не подвергали ударам тока. Для этого они активизируют нейроны гиппокампа, хранящие память о контейнере, после чего подвергнут животное воздействию тока. Если этот эксперимент увенчается успехом, его результаты помогут объяснить механизм, с помощью которого контейнер «отображается» в мозге мыши, и приблизить ученых к решению одного из основных вопросов нейробиологии: каким образом мозг отображает внешнюю окружающую среду?

Недавно мы рассказывали и об еще одном интересном исследовании, посвященном памяти: в ходе его выяснилась польза временного «расслабления» синапсов. Читайте: «Ученью — день, а неученью — сон».

«Вечная молодость»