Страница 17 из 17
Мишель Бодри – один из самых выдающихся исследователей в этой области, заложивших основы нашего понимания биохимической природы воспоминаний[54]. В 2011 г. он опубликовал обзор результатов 25 лет работы, проведенной совместно с группой ученых из Университета Южной Калифорнии. Они фактически свели изучение биохимической природы памяти к двум вещам: исследованию процесса под названием «долговременная потенциация» и влиянию веществ кальпаинов – кальций-чувствительных протеаз. Бодри и его коллеги утверждают, что кальций необходим для стимуляции протеинов, которые позволяют синапсам претерпевать долгосрочные изменения, имеющие отношение к памяти. Когда связь между двумя нейронами регулярно и настойчиво активируется, как, например, связь между понятиями «парк» и «деревья», в этом конкретном месте активируются кальпаины. Затем они изменяют структуру синапсов, что приводит к образованию более сильной связи между активированными клетками памяти в мозге. Похоже, только когда в дело вступают кальпаины, мы можем наблюдать переход от простого новоприобретенного опыта к длительному воспоминанию.
Эрик Кандел – еще один исследователь, занимающийся этим феноменом. Я ни разу лично не встречалась с этим удивительным человеком, получившим Нобелевскую премию по медицине, одним из пионеров в мире исследований памяти. Однако я годами следила за его публикациями – читала его статьи, учебники, автобиографию и интервью. Поэтому мне кажется, будто я с ним знакома. Кандел впервые заинтересовался заднежаберными моллюсками в 1962 г., и вместе с коллегами и студентами из Колумбийского университета в Нью-Йорке он до сих пор продолжает исследовать представителей вида Aplysia. Термин Aplysia образовался в результате слияния древнегреческих слов, означавших «море» и «заяц». Этих крупных слизняков, похожих на улиток без раковин, назвали морскими зайцами из-за небольших рожек на головах, которые напоминают заячьи уши.
Кандел избрал аплизий в качестве объекта исследования, потому что они пользуются простой системой нейронов, чтобы запоминать переживаемый опыт и реагировать на него. Например, если в условиях эксперимента ущипнуть аплизию за жабру, она может научиться ее втягивать. Участвующие в процессе нейроны можно изолировать и извлечь, и растут они с огромной скоростью. В лабораторных условиях их можно сохранять живыми вне мозга хозяина in vitro, поместив их в жизнеобеспечивающую кислородосодержащую жидкость.
Так как единственное назначение нейронов – образовывать связи и формировать мозг, изолированные нейроны немедленно начинают искать другие нейроны, с которыми можно было бы взаимодействовать. Для этого они отращивают более длинные дендриты и дополнительные синапсы. По словам Кандела[55], «новые синапсы вырастают в течение дня прямо на ваших глазах». Этот удивительно быстрый рост нейронов, намного более быстрый, чем у людей, делает аплизий идеальными подопытными для исследования того, как внутри индивидуальных клеток и между ними образуются воспоминания. А так как люди фактически полагаются на такие же нейронные процессы, что и эти беспозвоночные, такие исследования напрямую связаны с изучением человеческой памяти.
За последние несколько десятилетий аплизии многому нас научили и помогли значительно расширить знания о работе памяти. Одно из самых недавних открытий, детально описанное в серии статей, опубликованных лабораторией Кандела в 2015 г.[56], заключается в том, что протеины, ответственные за работу долговременной памяти, отличаются от всех других видов протеинов. Это так называемые прионы.
Прионы, или белковые инфекционные частицы, могут менять форму, по-особому складываясь и видоизменяясь. Еще одно важное качество прионов состоит в том, что они могут либо существовать изолированно, либо образовывать цепи. Эти цепи вынуждают соседние клетки присоединяться, создавая физические связи. До появления новых данных в 2015 г. те, кто знал о существовании прионов, в первую очередь ассоциировали их с тяжелыми заболеваниями вроде болезни Альцгеймера или ГЭКРС (коровьим бешенством). У прионов была такая плохая репутация, что Кандел, предвидя негативную реакцию публики, написал: «Думаете, Бог создал прионы, только для того чтобы убивать?»[57], прежде чем рассказал о их ключевой роли в работе памяти.
Основная роль прионов при формировании воспоминаний, по-видимому, заключается в стабилизации синапсов, ответственных за долговременные воспоминания, что позволяет упрочить физические изменения, уже произошедшие в результате долговременной потенциации и поступления кальпаинов. Кальпаины – это своеобразные архитекторы синапсов, которые планируют, как должна протекать коммуникация между ними, в то время как прионы – это рабочие-строители, которые придают изменениям более постоянный характер.
Но то, что связь установлена, не означает, что она установлена навсегда. Кальпаины и прионы могут в любой момент вернуться и снова все изменить. В 2000 г. исследователи Карим Надер, Гленн Шаф и Жозеф Леду[58] из Нью-Йоркского университета изучили, как меняются фрагменты воспоминаний непосредственно на биохимическом уровне. Они провели эксперимент, в ходе которого крысам давали послушать звук определенной высоты, после чего их ударяли электрическим током. После того как им снова давали послушать тот же звук, животные в страхе замирали. Другими словами, исследователям удалось вызвать у них воспоминание, в котором определенный звук ассоциировался с болью.
Поскольку страх по отношению к определенной ситуации или месту – это по природе своей эмоциональная реакция, ученые предположили, что воспоминание крыс об ударе электрическим током сохранится в миндалевидном теле – части мозга, которая расположена в самом его центре, напоминает две половинки грецкого ореха (по одной в каждом полушарии) и во многом отвечает за эмоции. В ходе следующего эксперимента исследователи точно так же давали крысам послушать звук определенного тона, после чего ударяли их электрическим током, но после этого они вводили прямо в миндалевидное тело животных анизомицин – вещество, тормозящее выработку протеинов, в том числе кальпаинов. В этот раз крысы не выказывали страха при повторном прослушивании того же звука. Другими словами, они не смогли создать новое долговременное воспоминание о том, что их напугало, потому что введенное в их мозг вещество не позволило протеинам работать в привычном режиме, что подтверждает ключевую роль протеинов в формировании воспоминаний. Однако блокировать выработку протеинов в этом случае необходимо как можно быстрее, поскольку биохимические процессы запечатления воспоминаний начинаются практически сразу во время обучения или переживания личного опыта.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
54
Baudry M., Bi X., Gall C. & Lynch G. (2011). The biochemistry of memory: The 26 year journey of a ‘new and specific hypothesis’. Neurobiology of learning and memory, 95 (2), 125–133.
55
http://www.genomenewsnetwork.org/articles/2004/01/09/memories.php
56
Fioriti L., Myers C., Huang Y. Y., Li X., Stephan J. S., Kandel E. R. et al. (2015). The persistence of hippocampal-based memory requires protein synthesis mediated by the prion-like protein CPEB3. Neuron, 86 (6): 1433–1448. Stephan J. S., Fioriti L., Lamba N., Colnaghi L., Karl K., Derkatch I. L. & Kandel E. R. (2015). The CPEB3 protein is a functional prion that interacts with the actin cytoskeleton. Cell Reports, 11 (11): 1772–1785.
57
http://www.scientificamerican.com/article/prions-are-key-to-preserving-long-term-memories/
58
Nader K., Schafe G. E. & Le Doux J. E. (2000). Fear memories require protein synthesis in the amygdala for reconsolidation after retrieval. Nature, 406 (6797): 722–726.