Когда нейронам нужно что-то запомнить, в их ДНК появляются разрывы, которые активируют гены, укрепляющие межнейронные связи.
Когда мозг запоминает что-то новое, между его нейронами формируются новые межнейронные соединения – синапсы. Без новых синапсов не будет новый нейронных цепочек, а без новых нейронных цепочек информация в мозге не удержится. Точно так же для того, чтобы память осталась надолго, эти синапсы должны быть достаточно прочными.
И для того, чтобы синапсы сформировались, и для того, чтобы сделать их прочнее, нейронам нужно активировать определённые гены. Несколько лет назад мы писали, что эти гены активируются при двойных разрывах в ДНК, когда у молекулы рвутся сразу обе цепи. Вообще говоря, разрывов в ДНК быть не должно, и у клетки есть специальные молекулярные аппараты, которые следят за целостностью ДНК. Но в некоторых случаях без разрывов, видимо, не обойтись.
Сотрудники Массачусетского технологического института, которые это обнаружили, ставили эксперименты на клеточных культурах, то есть на нейронах, которые живут в лабораторной посуде в питательной среде. В недавней статье в PLoS ONE они описывают новые опыты, которые ставили уже на мышах. Животных сажали в клетку, где их слегка били током по лапам – так мыши запоминали, что с этой клеткой связаны неприятности. Для сравнения в ту же клетку сажали других мышей, которых током не били, и потому никаких специальных неприятных воспоминаний у них не появлялось.
В течение получаса после того, как мыши побывали в электроклетке, в ДНК их нейронов появлялись двойные разрывы – их было вдвое больше чем у тех, кого током не били. Причём особенно много разрывов появлялось в нейронах гиппокампа и префронтальной коры – двух областей мозга, которые играют главную роль в запоминании разных жизненных обстоятельств, в том числе и неприятных. Разрывы в ДНК повышали активность более 100–150 генов, которые в той или иной степени регулируют силу синапсов.
Повреждения в ДНК имели место не только в нейронах, но и в астроцитах– служебных клетках, которые, впрочем, не только поддерживают и питают нейроны, но и прямо влияют на нейронные импульсы. Известно, что астроциты тоже участвуют в запоминании неприятных событий. Также известно, что астроциты чувствительны к глюкокортикоидам – гормонам, уровень которых повышаются при стрессе. Исследователи показали, что разрывы в ДНК астроцитов зависят от как раз от глюкокортикоидных сигналов: если рецепторы к гормонам отключали, то разрывов в ДНК появлялось намного меньше. Можно предположить, что, почувствовав стресс, астроциты рвут ДНК и тем самым активируют свои гены, которые помогают сформировать память нейронам (которые ради того же рвут свою ДНК).
Тем не менее, несмотря на новые результаты, нужны дополнительные доказательства того, что нейроны и астроциты рвут ДНК ради памяти. Например, хорошо было бы целенаправленно отключить механизм, который вносит в нейронную ДНК разрывы, и посмотреть, не ухудшится ли после этого у мозга память.
Автор: Кирилл Стасевич