Многочисленные исследования работы мозга посвящены тому, чтобы выяснить, как и где хранится память
Существует ряд разных гипотез о том как устроена и функционирует память, однако пока не так много научно-подтвержденных фактов, демонстрирующих клеточно-молекулярный уровень памяти. Обзор одной из таких работ, совершенной недавно группой ученых из UCLA, подталкивает к выводу, что память хранится отнюдь не в синапсах, как ранее считали, и утраченная память при определенных условиях может быть восстановлена.
Как показывает новое исследование, проведенное в Калифорнийском Университете, потерянная память может быть восстановлена. Открытия дают некоторую надежду пациентам с ранней стадией когнитивных нарушений.
Десятилетия ученые нейробиологи были убеждены, что память хранится в синапсах — соединениях отростков клеток головного мозга, нейронах, — которые разрушаются при болезни Альцгеймера. (Наиболее известный и распространенный диагноз, при котором самым первым признаком когнитивных нарушений является нарушение памяти - Прим. Пер.). Однако новое исследование приводит доказательства, вступающие в противоречия с идеей, что долговременная память хранится в синапсах.
«Долгосрочная память не хранится в синапсе,- утверждает Давид Гланцман (David Glanzman), автор работы и профессор интегративной биологии, психологии, и нейробиологии Университета в Калифорнии. - Это радикальное заявление, но оно основано на доказательствах. Похоже на то, что нервная система способна восстанавливать утраченные синаптические связи. Если ваш мозг сможет их восстановить, это означает, что память вернется. Это не так уж легко, но я убежден, что возможно».
Команда ученых, возглавляемая Гланцманом, изучала один из типов морских улиток — Аплизия (Aplysia) — чтобы понять механизм обучения и памяти. Аплизия реагирует защитной реакцией, чтобы избежать возможного повреждения. Исследователей особенно интересовал т.н. рефлекс втягивания жабер в ответ на прикосновение к сифону и участие в нем чувствительных и двигательных нейронов.
Они закрепляли этот рефлекс, раздражая хвост слабым электрическим током. Усиленная реакция сохранялась дни после серии электрических ударов током, что указывало на сформировавшуюся долгосрочную память. Гланцман поясняет, что шок является причиной выброса серотонина в центральной нервной системе улитки.
Долговременная память обусловлена возникновением новых синаптических связей, вызванных влиянием серотонина (нейромедиатор, который вырабатывается нервными клетками - Прим. пер.), говорит Гланцман. Формирование долговременной памяти связано с синтезом новых белков клетками головного мозга, которые участвуют в создании новых синапсов. Если этот процесс прервать — например сильный удар, контузия или какое-либо другое повреждение — прекращается синтез белков и память не формируется. Это и есть причина т.н. ретроградной амнезии — нарушение памяти на события непосредственно перед травмой.
«Если вы обучите животное какой-либо задаче, затем подавите синтез белков в мозге немедленно после обучения, а по прошествии 24 часов протестируете вновь, животное не сможет воспроизвести полученный навык», - говорит Гланцман. - Однако, если вы обучите, потом подождете 24 часа, и только потом сделаете животному инъекцию ингибитора синтеза белков в мозг, животное продемонстрирует прекрасную память на полученный навык по прошествии суток. Другими словами, с тех пор как долгосрочная память сформировалась, временное прерывание синтеза белков в клетках головного мозга её не затронет. Это свойственно и для примитивной нервной системы Аплизии и для мозга человека».
(И также это объясняет, почему память о событиях после травмы обычно не нарушается, или почему пожилые люди прекрасно помнят события из жизни в юности, но с трудом запоминают что с ними случилось накануне — синтез белка в нейронах головного мозга, с годами угасает - Прим. пер.)
Коллектив Гланцмана обнаружил абсолютно идентичный механизм, когда изучал нейроны улитки в чашке Петри. Ученые поместили в чашку Петри чувствительные и двигательные нейроны, участвующие в рефлексе защитного сокращения мышц. Отростки нейронов сформировывали синаптические соединения подобные тем, которые возникают в теле улитки. Новые синапсы образовывались между чувствительными и двигательными нейронами, когда в чашку добавлялся серотонин. Однако, если серотонин добавляли немедленно вслед добавленной субстанции ингибирующей синтез белков, образование новых синаптических связей оказывалось блокированным — формирование долговременной памяти становилось невозможным.
Исследователи также пытались выяснить исчезали ли возникшие синаптические связи, уже после консолидации долговременной памяти или нет. Для этой цели они буквально подсчитали число новых синапсов в чашке Петри, а затем только по прошествии 24 часов добавили ингибитор синтеза протеинов, блокировав образование белков в нейронах. Днем позже они подсчитали заново число связей.
Что же было обнаружено? Вновь образованные синаптические связи окрепли, усилились и стали более прочными. Как оказалось, позднее воздействие ингибитора синтеза белков не нарушило синаптических связей сформировавших долговременную память. Этот феномен оказался абсолютно идентичным тому, который ученые обнаружили в нервной системе улитки, говорит Гланцман.
В последующем исследователи, добавив серотонин в чашку Петри, содержащую чувствительные и двигательные нейроны, подождали 24 часа, а затем еще добавили небольшую порцию серотонина, чтобы обновить навык первоначально полученный в результате тренинга. Немедленно после этого, не ожидая как в предыдущем опыте, они блокировали синтез белков в исследуемых нейронах, добавив ингибитор. На этот раз они нашли, что рост и образование синапсов было остановлено. А когда заново подсчитали их количество, оказалось, что число синапсов было сброшено до уровня, который существовал до тренинга, рассказал Гланцман.
Это свидетельствует о том, что последний импульс серотонина, вызвавший как бы новый акт формирования памяти, не смог закрепить образование нейронных связей из-за немедленно последовавшего блокирования синтеза белка, новая память в нейронах оказалась стертой.
Если существующее убеждение, что память хранится в нейронных связях, являлось бы истинной, ученые должны были бы обнаружить, что утраченные синапсы были абсолютно идентичны тем, что образовались в ответ на добавление серотонина. Однако это не совсем так. Вместо этого исследователи столкнулись с тем, что новые синапсы все же присутствовали, но часть их исчезла, также исчезла и часть первоначально возникших связей.
Гланцман утверждает, что пока нет достоверной модели определить какие точно синапсы остаются, а какие исчезают. Это подразумевает, что память хранится отнюдь не только в нейронных связях.
Ученые повторили эксперимент на улитке, и дали ей умеренную дозу разрядов, которая по идее должна была бы воспрепятствовать долговременной памяти. Однако память, которая, как они ожидали, полностью исчезнет, вернулась. Это свидетельствует о том, что утраченные в результате шока синаптические связи восстановились.
«Вероятно память хранится не в синапсах, а где-то еще, - полагает Гланцман. - Мы думаем, она скорее всего в ядрах нейронов, но пока мы этого не доказали.»
Гланцман считает, что их исследование может иметь существенное значение для лиц, страдающих болезнью Альцгеймера. В особенности по тому, что известно о разрушении синапсов в мозге при этом заболевании, и теперь это может не обязательно означать, что память также нарушается.
«До тех пор, пока нейроны живы, память потенциально должна сохраняться, вы способны хотя бы отчасти восстановить потерянную память на ранних стадиях заболевания», - говорит он. Также Гланцман добавил, что на поздних стадиях нейроны гибнут, и это вероятнее всего означает, что память уже не вернуть.
Молекулярные и клеточные процессы очень схожи у морской улитки и человека, несмотря на то, что нервная система первой состоит из порядка 20.000 нервных клеток, а у человека насчитывается около 1.000.000.000.000 (или 1012), каждая из которых имеет несколько тысяч связей.
Ранее Гланцман был убежден, что травматическая память может исчезнуть полностью, однако теперь он поменял свои убеждения. Сейчас ученый пришел к выводу: раз память хранится каким-то образом в ядрах нервных клеток, должно быть непросто ее изменить. Практически все процессы, которые участвуют в формировании памяти у морской улитки также имеют место в головном мозге млекопитающих.
Исследования памяти и восстановления синаптических связей на примере морской улитки Гланцман намерен продолжить.опубликовано econet.ru. Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.
Автор перевода: Кран Дмитрий
/* */