Корабль Тесея и открытие «клея» памяти

Открытие нейробиологов объясняет феномен пожизненной памяти о некоторых воспоминаниях - новость от англоязычного издания "Новости нейронауки".

Учёные объяснили, как воспоминания сохраняются на протяжении жизни. Это открытие может привести к новым методам лечения заболеваний, связанных с нарушениями памяти. Результаты исследования подтверждают давнюю гипотезу о механизмах хранения памяти.

Давно установлено, что нейроны хранят информацию в памяти в виде структуры сильных и слабых синапсов, которая определяет связность и функцию нейронных сетей.

Функционально более сильный синапс определяется как тот, который способствует большей деполяризации мембраны нейрона при активации, чем более слабый; таким образом, его активация с большей вероятностью вызовет потенциал действия в постсинаптическом нейроне.

(см. Synaptic Signaling in Learning and Memory by

Mary B. Kennedy doi: 10.1101/ cshperspect.a 016824 ).

Большинство синапсов являются «слабыми», т. е. оказывают лишь небольшое деполяризующее воздействие на постсинаптический нейрон.

(cм. How synaptic strength, short-term plasticity, and input synchrony contribute to neuronal spike output by Moritz O. Buchholz

doi. org/ 10.1371/ journal. pcbi. 1011046 ).

Молекулы в синапсах нестабильны и постоянно заменяются, что поднимает вопрос: как же тогда воспоминания могут быть стабильными в течение долгого периода, даже в течение десятилетий?

Как оказалось, все дело в молекуле под названием KIBRA, которая действует как «клей» для других молекул, укрепляя формирование воспоминаний. Она размещается в синапсах, отвечающих за память, и выступает своеобразной «меткой» для фермента, который укрепляет эти нейронные связи.

Опубликована научная статья в журнале Science Advances:

KIBRA anchoring the action of PKM? maintains the persistence of memory

DOI: 10.1126/ sciadv.adl0030

Авторы статьи отмечают, что их исследование подтверждает концепцию, предложенную знаменитым нейробиологом и генетиком Фрэнсисом Криком в 1984 году. Гипотеза о роли мозга в хранении воспоминаний, несмотря на постоянные изменения на клеточном и молекулярном уровне, похожа на «Корабль Тесея». Это отсылка к философскому аргументу на тему древнегреческой мифологии, согласно которому корабль героя греческих легенд Тесея, в котором по мере плавания постоянно заменялись старые доски на новые, оставался тем же кораблем на протяжении многих лет. Воспоминания могут храниться годами, даже несмотря на то, что белки, поддерживающие их, постоянно замещаются.

Молекулы замещаются, но воспоминания, хранящиеся в синапсах, остаются.

Читайте статью издания "Новости нейронауки" об этом открытии:

Открытие «клея» памяти объясняет пожизненную память

Резюме: Новое исследование раскрывает роль молекулы KIBRA в формировании долговременной памяти. Исследователи обнаружили, что KIBRA действует как «клей», связываясь с ферментом PKMzeta, укрепляя и стабилизируя синапсы, имеющие решающее значение для сохранения памяти.

Это открытие может привести к новым методам лечения заболеваний, связанных с памятью. Результаты подтверждают давнюю гипотезу о механизмах хранения памяти.

Ключевые факты:

Роль KIBRA : Действует как молекулярный «клей» для формирования долговременной памяти.

Стабилизация памяти : KIBRA связывается с PKMzeta для укрепления синапсов.

Клинический потенциал : может помочь в лечении расстройств, связанных с памятью.

Будь то первый визит в зоопарк или когда мы научились кататься на велосипеде, воспоминания из детства сохраняются и во взрослую жизнь. Но что объясняет , почему эти воспоминания сохраняются почти всю жизнь?

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances , проведенное международной группой исследователей, открыло биологическое объяснение долговременной памяти. В центре внимания — открытие роли молекулы KIBRA, которая служит «клеем» для других молекул, тем самым укрепляя формирование памяти.

«Предыдущие попытки понять, как молекулы хранят долговременную память, были сосредоточены на индивидуальных действиях отдельных молекул», — объясняет Андре Фентон, профессор нейронауки в Нью-Йоркском университете и один из главных участников исследования.

«Более четкое понимание того, как мы храним наши воспоминания, поможет в будущем выявить и устранить проблемы, связанные с памятью», — добавляет Тодд Сактор, профессор Университета медицинских наук SUNY Downstate и один из главных участников исследования.

Давно установлено, что нейроны хранят информацию в памяти в виде структуры сильных и слабых синапсов, которая определяет связность и функцию нейронных сетей.

Однако молекулы в синапсах нестабильны, постоянно перемещаются по нейронам, деградируют и заменяются в течение часов или дней, что поднимает вопрос: как же тогда воспоминания могут быть стабильными в течение многих лет или десятилетий?

В исследовании с использованием лабораторных мышей ученые сосредоточились на роли KIBRA, или белка, экспрессируемого почками и мозгом, генетические варианты которого у человека связаны как с хорошей, так и с плохой памятью.

Они сосредоточились на взаимодействии KIBRA с другими молекулами, имеющими решающее значение для формирования памяти, — в данном случае с протеинкиназой Мzeta (PKMzeta). Этот фермент является наиболее важной молекулой для укрепления нормальных синапсов млекопитающих, но он разрушается через несколько дней.

Их эксперименты показывают, что KIBRA является «недостающим звеном» в долговременной памяти, служащим «постоянной синаптической меткой» или клеем, который прилипает к сильным синапсам и к PKMzeta, избегая при этом слабых синапсов.

«Во время формирования памяти синапсы, участвующие в формировании памяти, активируются — и KIBRA избирательно позиционируется в этих синапсах», — объясняет Сактор, профессор физиологии, фармакологии, анестезиологии и неврологии в SUNY Downstate.

«PKMzeta затем прикрепляется к синаптической метке KIBRA и сохраняет эти синапсы сильными. Это позволяет синапсам прилипать к вновь созданной KIBRA, привлекая еще больше вновь созданных PKMzeta».

В частности, их эксперименты описанные в статье в Science Advances показывают, что разрыв связи KIBRA-PKMzeta стирает старую память. Предыдущая работа показала, что случайное увеличение количества PKMzeta в мозге усиливает слабые или угасшие воспоминания, что было загадочным, поскольку должно было делать противоположное, действуя в случайных местах, но постоянное синаптическое мечение KIBRA объясняет, почему дополнительное количество PKMzeta улучшало память.

«Механизм постоянного синаптического мечения впервые объясняет эти результаты, которые клинически значимы для наблюдаемых в неврологии и психиатрии расстройств памяти», — отмечает Фентон, который также преподает в Институте нейробиологии Медицинского центра Лангоне при Нью-Йоркском университете.

Авторы статьи отмечают, что исследование подтверждает концепцию, предложенную в 1984 году Фрэнсисом Криком. Сактор и Фентон отмечают, что предложенная им гипотеза, объясняющая роль мозга в хранении памяти, несмотря на постоянные клеточные и молекулярные изменения, представляет собой механизм Корабля Тесея, заимствованный из философского аргумента, представляющего собой следствие из греческой мифологии: новые доски заменяют старые, чтобы поддерживать функционирование Корабля Тесея годами, в течение длительного времени.

«Обнаруженный нами механизм постоянного синаптического мечения аналогичен тому, как новые доски заменяют старые, чтобы поддерживать Корабль Тесея в течение нескольких поколений, и позволяет воспоминаниям сохраняться годами, даже если белки, поддерживающие память, заменяются», — говорит Сактор.

«Фрэнсис Крик интуитивно понял механизм Корабля Тесея и даже предсказал роль протеинкиназы. Но потребовалось 40 лет, чтобы обнаружить, что компонентами являются КИБРА и ПКМзета, и разработать механизм их взаимодействия».

В исследовании также приняли участие исследователи из канадского Университета Макгилла, Университетской больницы Германии в Мюнстере и Медицинской школы Техасского университета в Хьюстоне.

Источник: статья Discovery of Memory “Glue” Explains Lifelong Recall на сайте

Neuroscience News

·June 26, 2024

Источник: vk.com

Комментарии: