» » 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
Существует 50% вероятность того, что мы живем в симуляцииВремя эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?Кого и зачем приносили в жертву Древние Египтяне?На МКС найдено место утечки воздуха. Что дальше?Ученые пытаются понять, как могла появиться жизнь на ВенереПочему птицы летают клином11 живописных мест на планете, раскрашенных самой осеньюКрупнейшая озоновая дыра зафиксирована над Антарктидой