Ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре сделали важное открытие в том, как мозг кодирует воспоминания. Открытие, опубликованное в выпуске журнала Neuron от 24 декабря, в конечном итоге может привести к разработке новых лекарств для улучшения памяти.
Команда ученых первой раскрыла центральный процесс кодирования воспоминаний, который происходит на уровне синапса, где нейроны соединяются друг с другом.
"Когда мы узнаем что-то новое, когда мы сохраняем воспоминания, должно произойти несколько вещей," сказал старший автор Кеннет С. Косик, содиректор и заведующий кафедрой нейробиологии Института неврологии UCSB. Косик – ведущий исследователь в области болезни Альцгеймера.
"Один из наиболее важных процессов заключается в том, что синапсы, которые закрепляют эти воспоминания на месте, должны быть укреплены," сказал Косик. "Усиливая синапс, вы создаете соединение, и определенные синапсы кодируют память. Эти синапсы необходимо укрепить, чтобы память оставалась на месте. Укрепление синапсов – очень важная часть обучения. То, что мы обнаружили, похоже, является частью того, как это происходит."
Часть укрепления синапса связана с производством новых белков. Эти белки создают синапс и делают его сильнее. Как и в случае с упражнениями, когда новые белки должны наращивать мышечную массу, синапсы также должны производить больше белка при записи воспоминаний. В этом исследовании было раскрыто регулирование и контроль этого процесса.
Производство новых белков может происходить только тогда, когда включена РНК, которая будет производить необходимые белки. А пока РНК "взаперти" молчаливой молекулой, которая представляет собой микро РНК. РНК и микроРНК являются частью пакета, который включает несколько других белков.
"Когда что-то приходит в ваш мозг – мысль, какой-то стимул, вы видите что-то интересное, вы слышите музыку – синапсы активируются," сказал Косик. "То, что происходит дальше, действительно интересно, но, чтобы проследить путь, по которому наши эксперименты перешли к культивированным нейронам. Когда синапсы активируются, один из белков, окружающих этот комплекс сайленсинга, разрушается."
При поступлении сигнала оборачивающий белок разрушается или фрагментируется. Затем РНК внезапно получает возможность синтезировать новый белок.
"Одна из причин, почему это интересно, заключается в том, что ученые в течение некоторого времени недоумевали, почему при усилении синапсов необходимо, чтобы белки деградировали, а также производили новые белки," сказал Косик. "У вас есть деградация белков, идущая бок о бок с синтезом новых белков. Итак, мы разрешили этот парадокс. Мы показываем, что деградация и синтез белка идут рука об руку. Деградация позволяет происходить синтезу. Это элегантное научное открытие, которое следует из этого."
Ученые смогли увидеть некоторые из конкретных белков, которые участвуют в синтезе. Два из них – CaM Kinase и Lypla – идентифицированы в статье.
Один из подходов, использованных учеными в эксперименте, заключался в том, чтобы взять живые нейронные клетки у крыс и посмотреть на них под микроскопом высокого разрешения. Команда смогла увидеть синапсы и места, где производятся белки.