Нейроны рвут свои ДНК ради памяти

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 повышается при стрессе.

Исследователи показали, что разрывы в ДНК астроцитов зависят 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

Источник: “Наука и жизнь”