» » Память связали с нейронными хромосомами

Память связали с нейронными хромосомами

Нейроны запоминают информацию в несколько этапов, постепенно изменяя структуру своих хромосом.

Память связали с нейронными хромосомами
Срез через мозг мыши. Гиппокамп, один из основных центров памяти – парная изогнутая структура в верхней части с нейронами, окрашенными зелёным, желтым и синим. (фото: MIT)
Память связали с нейронными хромосомами
Чтобы энхансер (красные отрезки) подействовал на свой ген (жёлтый и голубой отрезки), их нужно сблизить – тогда энхансер поможет сформироваться на ДНК белковому комплексу, считывающему информацию с гена. (Иллюстрация: Jon Cheff / Wikipedia) ‹ › Открыть в полном размере

мозг запоминает информацию, образуя новые нейронные цепи. Но нейроны, которые входят в такую цепь, выполняют в ней разные задачи. Среди них есть так называемые энграммные клетки, которые играют роль своеобразных ключей к тому или иному воспоминанию. Внешние и внутренние стимулы (то есть сигналы от органов чувств и наши собственные мысли и эмоции) оставляют в энграммных клетках какие-то молекулярные изменения, что-то вроде следа памяти. Эти изменения помогают клеткам активироваться, когда записанная информация в очередной раз понадобится мозгу: на энграммную клетку действует какой-то сигнал, и она благодаря сохранившемуся следу от прежнего раздражителя просыпается. (Иными словами, энграммные клетки реагируют на знакомые обстоятельства.)

Энграммные клетки образуют сети, но соединены они друг с другом не напрямую, а через другие нейроны, которые активируются от энграммных клеток. Изменения в памяти, очевидно, зависят от того, как такие сети соединяются, перекрываются, разрастаются и т. д.

При этом интересно было бы узнать, какие именно изменения на уровне генов и молекулы происходят в энграммных клетках. Здесь речь идёт не только о том, чтобы под действием стимула укрепить соединение-синапс с другим нейроном. Энграммные клетки надолго удерживают соединения, то есть кратковременная память становится долговременной именно с их участием. С другой стороны, они должны вовремя «включать» своё воспоминание (то есть ту нейронную цепь, в которую они входят), когда чувствуют соответствующий импульс.

Очевидно, изменения в энграммных клетках связаны с активностью их генов. Нейробиологи неоднократно наблюдали, как на самых первых этапах формирования памяти в клетках активируются некоторые гены. Но потом эти ранние гены успокаивались, и оставалось непонятно, что происходит дальше.

Исследователи из Массачусетского технологического института пишут в Nature Neuroscience, что дальше идут несколько волн генетической активности, смысл которых в том, чтобы укрепить межнейронные синапсы и сделать их более быстрыми. Чтобы укрепить синапсы, нужны белки, а чтобы их насинтезировать, нужно привести в рабочее состояние соответствующие гены.

ДНК, в которой записаны гены, постоянно пребывает в комплексе с упаковочными белками гистонами. Белковая упаковка может быть очень плотной, и тогда гены недоступны для работы, или же, наоборот, белки-упаковщики делают ДНК открытой, и с неё можно считывать информацию. Состояние белковой упаковки зависит от химических модификаций на гистонах (эти модификации называют эпигенетическими).

Цель исследователей была в том, чтобы понять, как меняется упаковка ДНК в хромосомах энграммных клеток при формировании памяти. Эксперименты ставили с мышами, у которых энграммные клетки были помечены так, чтобы за ними можно было наблюдать вживую, прямо в мозге мыши. Животных сажали в специальную клетку, по полу которой пробегал слабый электрический ток. Мыши начинали запоминать, что сидеть в клетке не очень приятно, и энграммные клетки в их мозге начинали флуоресцировать.

Поначалу авторы работы увидели, что множество участков ДНК в энграммных клетках распаковываются. Почти все эти участки были без белковых генов, но зато они заключали в себе так называемые энхансеры – регуляторные последовательности, которые стимулируют работу «настоящих» генов, то есть тех, которые кодируют белковые молекулы. Иными словами, поначалу клетка обходится теми генами, которые уже активны, и оставляет их активность генов той же, что и была – но готовится активировать гены сильнее.

Энхансеры часто находятся далеко от тех генов, которые они стимулируют. То есть чтобы был эффект, нить ДНК нужно изогнуть и сблизить энхансер и ген. Именно это видели в энграммных клетках через пять дней после того, как мышей учили бояться электроклетки: распакованные энхансеры сближались с генами. В таком виде они всё ещё не стимулировали активность генов. Но если мышь снова оказывалась в неприятной клетке, то вот тут энхансеры начинали работать – активность генов повышалась, и это были как раз те гены, которые укрепляют уже существующие синапсы и готовят нейрон сформировать новые межнейронные соединения.

Можно сказать, что энграммная клетка сначала ждёт, окажется ли новая информация существенной. На случай, если всё-таки окажется, у неё наготове есть молекулярные инструменты, которые усилят нервную цепь. Разные этапы усвоения информации видны в структуре хромосом, в поведении белков, которые связаны с хромосомной ДНК. Возможно, мы научимся в будущем по нашей воле управлять этими белками, чтобы заставлять память работать лучше, или наоборот, забывать то, что помнить не нужно.

14 октябрь 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Иммунные клетки мозга управляют нервными сигналами

Возбуждённые нейроны, лишённые иммунных клеток, не могут успокоиться и могут довести мозг до эпилепсии.

Протеинкиназа М-дзета «закрыта»?

В середине 2000-х и в начале 2010-х нейробиологи по всему миру активно изучали необычный фермент — протеинкиназу М-дзета (PKM?). Белок обещал стать «таблеткой для памяти», а его ингибитор ZIP —

Удаление стареющих клеток продлевает мышам жизнь

С помощью технологии, сложной в реализации, но простой по смыслу, американские ученые получили две линии мышей, у которых можно уничтожать стареющие клетки. Благодаря такой терапии удалось отсрочить

Электрические синапсы рыб оказались несимметричными

Американские нейробиологи установили, что у рыб данио-рерио электрические синапсы — один из видов контактов между нервными клетками — вопреки общепринятому мнению не симметричны. Каждая из двух

Cтволовые клетки кожи и мышц по-разному меняют биоритмы при старении

Суточные циклы затрагивают не только общую активность организма млекопитающих, но и процессы внутри клеток, в том числе стволовых. Известно также, что с возрастом количество и работоспособность этих
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Ответ на вопрос – зачем в древности был нужен и как использовался «Римский додекаэдр».Америка-2020 как АтлантидаВ группе Дятлова их было 12 по АПВЕРГИДуАмериканская компания Pfizer объявила о создании рабочей вакцины от коронавирусаФизики говорят, что Вселенная наполнена загадочной субстанцией, называемой «квинтэссенцией»Пирамида Хеопса состоит из трёх пирамидНастоящий Монте-КристоХаббл заметил тень от сверхмассивной черной дыры в галактике IC 5063