Найден молекулярный механизм, который формирует воспоминания

Когда мозг формирует воспоминание о новом опыте, детали кодируют цепочки нейронов, энграммы. Они же активизируются, когда человек мысленно возвращается к событию. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе этого процесса, до сих пор плохо изучены.

Команда из Массачусетского технологического института (MIT) предположила, что формирование памяти контролируется масштабным ремоделированием клеточного хроматина. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

Ученые взяли группу лабораторных мышей, клетки гиппокампа которых пометили желтым флуоресцентным белком. Животных посадили в разные камеры, некоторых из них время от времени легко толкали. Вскоре грызуны запомнили, где для них было безопасно, а где — нет, в это же время кодирующие память нейроны окрасились.

Нейробиологи обнаружили, что сразу после формирования воспоминаний об эксперименте хроматин в клетках становился более рыхлым. Это затронуло только те участки ДНК, которые слабо транскрибируются и содержат энхансеры — небольшие фрагменты ДНК, стимулирующие транскрипцию генов. Кроме того, выяснилось, что в это время изменение структуры хроматина никак не влияло на их экспрессию. Во второй раз энграммы в гиппокампе мышей проанализировали через пять дней после эксперимента — со временем трехмерная структура хроматина, окружающего энхансеры, изменилась, приблизив их к целевым генам.

Затем некоторых мышей вновь поместили в камеры и опять толкали, активизируя память о прошлом эксперименте. Оказалось, когда грызуны вспоминали о старых опытах, энхансеры в группах клеток взаимодействовали с целевыми генами, и их экспрессия повышалась.

«Это первое исследование, которое раскрывает таинственный процесс активации различных генов и эпигенетический механизм, лежащий в его основе», — рассказал Ли-Хуэй Цай, директор Института обучения и памяти Пикоуэра Массачусетского технологического института и старший автор исследования. Команде удалось показать, как формируется память на молекулярном уровне.

Как отметили ученые, они не исследовали, насколько долго длятся эпигенетические изменения, но склоняются к тому, что счет идет на недели или даже месяцы. Теперь команда планирует изучить, как хроматин влияет на развитие нейродегенеративных заболеваний, особенно болезни Альцгеймера. Возможно, будущие исследования помогут найти лечение и покажут, как восстановить потерянные воспоминания.