Як нейрони запам'ятовують смак
Серед безлічі нейронів лише деякі здатні запам'ятовувати, що сталося. Від інших їх відрізняє спеціальний білок, який допомагає налаштувати внутрішній скелет нейрона так, щоб він міг зберігати інформацію.
Взявши в рот якусь гидоту, ми досить швидко запам'ятовуємо, що в наступний раз є це можна - мозок миттєво формує зв'язок між зовнішнім виглядом і запахом поганої їжі і недвозначною реакцією шлунка. У найперший момент на харчове роздратування в мозку відгукуються безліч нейронів, проте пам'ять залишається не у всіх. Лише жменька клітин зберігає інформацію про неприємний смак і запах. Питання - чим відрізняються такі клітини від інших?
Лише деякі нейрони (пофарбовані зеленим) в островковой корі миші синтезували білок CREB, що визначає їх роль в процесі запам'ятовування. (Фото Yoshitake Sano / University of California, Los Angeles.)
Відповідь на нього дали дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (США). Як часто буває, справа виявилася в якомусь білку під назвою CREB. Ті нейрони, в яких його рівень був підвищений, запам'ятовували поганий смак. CREB розшифровується як cyclic-AMP-response-element-binding protein і працює він транскрипційним фактором: у відповідь на появу регуляторної молекули циклічного АМФ (cyclic-AMP) він зв'язується з певними областями в ДНК, посилюючи або послаблюючи на них транскрипцію - синтез матричної РНК . Кілька років тому Альчина Сільва (Alcino Silva) разом з колегами показав, що саме від CREB залежить локалізація емоційної пам'яті в миндалевидном тілі - локалізація саме в сенсі окремих нейронів.
Клітини мозку мишей модифікували так, щоб вони синтезували модифікований CREB. з'єднаний з зеленим флуоресцентним білком. Крім того, в нейрони вводили інший ген, який надавав їм чутливість до речовини, вимикати нейронну активність. Потім мишам давали спробувати солону воду, в яку був подмешан ще й хлорид літію, що викликає нудоту. Зазвичай мишам смак солі подобається, проте в такому варіанті вони запам'ятовували, що від солоної води їм буде погано. Через три дні тваринам знову пропонували спробувати негативну воду. Звичайні миші уникали її пити, однак ті, у яких CREB нейрони були вимкнені, забували негативний досвід і знову пили нудотний розчин.
Подальші експерименти показали, що CREB посилював синтез іншого білка під назвою Arc. чиї функції тісно пов'язані з цитоскелетом. Про Arc відомо, що його тим більше в тих нейронах, які найсильніше збуджуються у відповідь на стимул. Роль цитоскелету у формуванні пам'яті досліджується давно: запам'ятовування вимагає міцних нервових ланцюжків, тобто міцних міжнейронних контактів - синапсів, а міцність тих чи інших елементів клітинної архітектури залежить від білкових скелетних опор в цитоплазмі. Як приклад можна згадати торішню роботу нейробіологів з Медичного коледжу Університету Бейлора. які показали, що перетворення короткочасної пам'яті в довготривалу відбувається в тому числі завдяки цитоскелетних перебудов. Але ось в яких саме клітках відбудуться такі перебудови, залежить від CREB. Можливо, що і тут вся справа в синапсах; поки ж відомо лише те, що завдяки CREB і Arc запам'ятовують клітини робляться особливо чутливими до подразнення, і, коли миші згадували про поганому смаку води, такі нейрони проявляли активність особливо сильно. Коротко про отримані результати пише The Scientist.
Звичайно, це не єдиний молекулярний механізм, пов'язаний з пам'яттю, проте він, очевидно, включається у всіх випадках, коли мозку потрібно що-небудь запам'ятати. Надалі належить з'ясувати, як такі CREB нейрони в різних частинах мозку співвідносяться з головними центрами пам'яті на кшталт гіпокампу, а також звідки взагалі береться CREB в нервових клітинах - чи то вони з самого народження призначені для зберігання інформації, то чи CREB сам залежить від якихось -то зовнішніх факторів.
Читайте також:
