ПАМЯТЬ СТРАХА: ОПАСНЫЕ ВОСПОМИНАНИЯ РАЗРУШАЮТ ДНК КЛЕТОК МОЗГА |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2021-09-03 18:37 И этот процесс с возрастом может влиять на когнитивное здоровье. Мозгу требуется выполнить ряд потенциально опасных действий, чтобы запомнить опыт страха: нейроны и другие клетки мозга вскрывают свою ДНК во множестве мест — большем, чем предполагалось ранее, как говорит новое исследование — чтобы обеспечить быстрый доступ к генетическим инструкциям для механизмов хранения памяти. По словам профессора нейробиологии, директора Института обучения и памяти Пикауэра в Массачусетском технологическом институте и ведущего автора исследования Ли-Хуэй Цай, масштабы этих двухцепочечных разрывов ДНК (double-strand break, DSB) во многих ключевых областях мозга удивительны, но тревожны. Повреждения регулярно восстанавливаются, но этот процесс может стать более проблемным и хрупким с возрастом. Лаборатория Цай показала, что затяжные DSB связаны с нейродегенерацией и снижением когнитивных способностей, и что механизмы восстановления могут давать сбои. «Мы хотели понять, насколько широко распространена и обширна эта естественная активность мозга при формировании памяти, потому что это дает представление о том, как геномная нестабильность может подорвать здоровье мозга в будущем, — говорит Цай. — Очевидно, что формирование памяти — это внеочередной приоритет для здорового функционирования мозга, но эти новые результаты, показывающие, что несколько типов клеток мозга разрушают свою ДНК во многих местах, чтобы быстро экспрессировать гены, по-прежнему поражают». Отслеживание разрывов В 2015 году лаборатория Цай впервые продемонстрировала, что активность нейронов вызывает двухцепочечные разрывы ДНК, а они в свою очередь — быструю экспрессию генов. Но эти результаты, полученные на лабораторных препаратах нейронов, не отражали в полной мере активность в контексте формирования памяти у животных и не затрагивали то, что происходит в клетках, помимо нейронов. В новом исследовании, опубликованном в PLOS ONE, Райан Стотт и Олег Крицкий постарались изучить весь ландшафт активности DSB при обучении и запоминании. Для этого они подавали мышам, влезающим в коробку, небольшие электрические разряды по лапкам, чтобы создать воспоминания о страхе в этом контексте. Затем они использовали несколько методов для оценки DSB и экспрессии генов в мозге мышей в течение следующих 30 минут, особенно среди различных типов клеток в префронтальной коре и гиппокампе — двух областях, важных для формирования и хранения условных воспоминаний о страхе. Они также провели измерения мозга мышей, которые не получали удара током, чтобы установить базовый уровень активности для сравнения. Формирование памяти о страхе удвоило количество двухцепочечных разрывов ДНК среди нейронов в гиппокампе и префронтальной коре, затрагивая более 300 генов в каждой области. Затем исследователи изучили, что делают 206 затронутых генов, общих для обеих областей. Многие из них относятся к функции синапсов — связей, которые нейроны создают друг с другом. Это логично, потому что мы обучаемся, когда нейроны меняют связи (явление, называемое «синаптической пластичностью»), а воспоминания формируются, когда группы нейронов соединяются в ансамбли, называемые инграммами. «В функционировании нейронов и формировании памяти затронуто множество генов, и значительно большее их количество, чем ожидалось на основании предыдущих наблюдений в культивируемых нейронах, …потенциально служат горячими точками формирования DSB», — пишут авторы в исследовании. В другом анализе исследователи путем измерения РНК подтвердили, что увеличение двухцепочечных разрывов ДНК действительно тесно коррелировало с повышенной транскрипцией и экспрессией затронутых генов, в том числе тех, что влияют на функцию синапсов, уже через 10-30 минут после воздействия электрошока. «В целом, мы обнаруживаем, что изменения транскрипции сильнее связаны с [DSB] в мозге, чем предполагалось, — пишут они. — Ранее мы наблюдали 20 ген-ассоцииорованных локусов [DSB] после стимуляции культивируемых нейронов, в то время как в гиппокампе и префронтальной коре мы видим более 100–150 ген-ассоцииорованных локусов [DSB], индуцированных транскрипцией». Связь со стрессом При анализе экспрессии генов нейробиологи смотрели не только на нейроны, но и на ненейронные клетки мозга, или глию, и они также показали изменения в экспрессии сотен генов после формирования памяти страха. Например, известно, что глии, называемые астроцитами, участвуют в обучении, связанном со страхом, и они показали значительные изменения DSB и экспрессию генов при преднамеренном формировании памяти страха. Одной из наиболее важных функций генов, связанных с разрывами ДНК в глии при запоминании опасного опыта, была реакция на гормоны. Поэтому исследователи посмотрели, какие гормоны задействованы особо, и обнаружили, что это глютокортоиды, которые выделяются в ответ на стресс. Разумеется, данные исследования показали, что в глии многие разрывы ДНК, возникшие вследствие стимулирования чувства страха, происходят в геномных областях, связанных с глютокортоидными рецепторами. Дальнейшие тесты показали, что прямая стимуляция рецепторов гормонов может запускать те же разрывы, что и запоминание опасного опыта, а блокирование рецепторов может предотвратить транскрипцию ключевых генов. Осознание того, что глия так глубоко вовлечена в формирование воспоминаний, обусловленных страхом, — это важный сюрприз нового исследования, считает Цай. «Способность глии создавать устойчивый транскрипционный ответ на глютокортикоиды предполагает, что она играет гораздо большую роль в реакции на стресс и его влиянии на мозг во время обучения, чем считалось ранее», — пишет она. Повреждения и опасность? Необходимы дополнительные исследования, чтобы доказать, что двухцепочечные разрывы ДНК, необходимые для формирования и хранения воспоминаний о страхе, представляют угрозу для здоровья мозга в будущем, но новое исследование только добавляет доказательств того, что это может быть так, говорят авторы. «В целом мы определили участки двухцепочечных разрывов в генах, важных для функции нейронов и глии, предполагая, что нарушение репарации ДНК этих повторяющихся разрывов, которые генерируются как часть активности мозга, может привести к геномной нестабильности, способствующей старению и заболеваниям головного мозга», — пишут они. Источник: vk.com Комментарии: |
|