Как клетки мозга хранят информацию на молекулярном уровне
Новаторское исследование, проведённое коллективом Университета Линчёпинга в Швеции под руководством Антониоса Пантазиса, привнесло свежий взгляд на тонкие механизмы памяти мозга. Учёные установили, что особая белковая структура CaV2.1, присутствующая в нейронах головного мозга, способна обеспечивать им молекулярную память. Этот уникальный феномен служит важнейшей основой для возникновения и длительного сохранения воспоминаний у человека.
В основе открытой памяти лежит работа ионных каналов — белковых комплексов, регулирующих поток ионов через клеточную мембрану. Именно они формируют основу передачи электрических сигналов между нейронами. CaV2.1 располагается в синапсах — точках «встречи» нейронов. Под действием импульсов электрической природы канал раскрывается, высвобождая нейромедиаторы, отвечающие за дальнейшее распространение сигнала по нервным цепям.
Открытие: у ионных каналов — собственная память
В ходе экспериментов выяснилось, что после длительной активации не все каналы CaV2.1 продолжают открываться в должной мере. Это уменьшает интенсивность передачи сигнала на следующий нейрон. Как заметил Антониос Пантазис, эти каналы словно «помнят», что недавно были активированы, и потому изменяют свою дальнейшую реакцию. Подобное свойство удивительно: молекулярные структуры в мозге непросто участвуют в передаче сигналов, а еще и способны запоминать свое прошлое состояние.
Всё дело в сложной архитектуре самого канала CaV2.1 — он собран из множества подединиц, каждая из которых может формировать до 200 уникальных конфигураций. В результате канал может сберегать определённое «состояние памяти» в течение секунд или минут. Но даже столь короткое «запоминание» запускает каскадные биохимические процессы, способные привести к долгосрочным изменениям, включая ослабление связей между определёнными нейронами. Доказано, что именно этот процесс лежит в основании таких явлений, как обучение и забывание, являющихся неотъемлемой частью жизни мозга.
Сам научный руководитель проекта сравнивает этот эффект с падением домино: маленькое, на первый взгляд, молекулярное событие может привести к грандиозной перестройке путей передачи информации в нейронах.
Возможности для будущей медицины и терапии
Команда из Университета Линчёпинга также смогла определить конкретный участок ионного канала, который выглядит перспективной мишенью для фармакологического воздействия. Практическое применение этого открытия способно обозначить совершенно новые перспективы для лечения неврологических заболеваний, связанных с нарушениями синаптической передачи. Среди них — наследственные формы эпилепсии и атаксии, которые до настоящего времени вызывали большие трудности в терапии. Возможность влияния на память каналов CaV2.1 даёт шанс корректировать патологическую активность нейрональных сетей и возвращать людям качество жизни.
Это открытие внушает оптимизм специалистам: понимание молекулярных основ памяти не только раскрывает механизм хранения опыта мозгом, но и вселяет надежду на новые подходы для восстановления утраченных функций при травмах или болезнях.
Молекулярная память: основа обучения и надежда на будущее
Научная работа специалистов из Швеции переосмысливает наши взгляды на пластичность мозга. Молекулы CaV2.1 оказываются не просто посредниками-передатчиками, а подлинными «мини-компьютерами», способными фиксировать и учитывать всю историю электрической активности. Даже если этот «отпечаток» остается всего на несколько секунд, его влияние может растянуться на годы, формируя долговременные изменения в нейронных сетях.
Такой необычный способ хранения информации может объяснить многие ранее неясные эффекты обучения, забывания и творческого мышления. Ведь мозг столь гибок благодаря миллионам подобных микро-процессов, которые регулируют баланс возбуждения и торможения, формируя настолько уникальные черты каждого индивида.
Исследование учёных из Университета Линчёпинга открывает двери для дальнейших работ в области нейронаук. Новые взгляды на молекулярную память нейронов обязательно приведут к появлению современных методов диагностики и лечения, подарят шанс на восстановление людям с тяжёлыми неврологическими нарушениями, а специалистам — новые горизонты для будущих медицинских открытий!
Источник: www.gazeta.ru
