Долгосрочная память может храниться в мембранах нейронов
Хотя нейробиологи определили различные области мозга, где хранятся воспоминания, например, гиппокамп в центре мозга, неокортекс в верхнем слое мозга и мозжечок у основания черепа, необходимо еще определить конкретные молекулярные структуры в этих областях, участвующие в памяти и обучении.
Исследование группы биофизиков, физико-химиков и материаловедов Лаборатории Окриджа и Университета Теннесси предполагает, что память может находиться в мембранах нейронов.
Что такое память
Нейроны — это фундаментальные рабочие единицы мозга. Они предназначены для передачи информации другим клеткам, что позволяет организму функционировать. Соединение между двумя нейронами называется синапсом. Химические процессы, происходящие между нейронами, в пространстве называемом синаптической щелью, отвечают за обучение и память.
На более фундаментальном уровне синапс состоит из двух мембран: одна связана с пресинаптическим нейроном, передающим информацию, а другая — с постсинаптическим нейроном, принимающим информацию. Каждая мембрана состоит из липидного бислоя, содержащего белки и другие биомолекулы.
Видео. Долгосрочное потенцирование считается физиологическим механизмом, лежащим в основе обучения.
Изменения, происходящие между этими двумя мембранами, известные как синаптическая пластичность, являются основным механизмом обучения и памяти. Они включают в себя изменения количества различных белков в мембранах, а также изменения структуры самих мембран.
Синаптическую пластичность можно классифицировать как краткосрочную, длящуюся от миллисекунд до нескольких минут, или долгосрочную, длящуюся от нескольких минут до нескольких часов и даже лет. Химические процессы, происходящие между пресинаптической и постсинаптической мембранами при краткосрочной пластичности в конечном итоге приводят к долгосрочной синаптической пластичности. И мы таким образом сохраняем надолго наши воспоминания.
Главное — мембрана
Поскольку ученые считают, что основной способ обработки и хранения информации в мозге — это долгосрочные изменения в синапсах, нейробиологи задались вопросом, может ли память храниться прямо в липидном бислое мембраны.
Нейробиологи обнаружили, что воздействие на модель простого липидного бислоя электрической стимуляцией — не похожей на стимуляцию, используемую в исследованиях мозга, — может вызвать долгосрочные изменения. Уникальность этого результата заключалась в том, что вызвать изменения в простой модели мембраны удалось без участия нейронных белков, обычно связанных с мембраной. Долгосрочная пластичность сохранялась в модели в течение почти 24 часов без какой-либо дальнейшей электрической стимуляции. Это позволяет предположить, что мембрана нейронов может отвечать за сохранение памяти.
Использование липидного бислоя в качестве модели крайне важно для понимания молекулярной основы биологической памяти. Но эта модель может послужить платформой для нейроморфных вычислений, в которых компоненты памяти компьютера моделируются на основе структуры и функций человеческого мозга.
Но главное, липидный бислой может стать потенциальной терапевтической мишенью для лечения различных неврологических заболеваний. Определение того, где и как память хранится в мозге, не только произведет революцию в понимании обучения и памяти, но и поможет разработать новые методы лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона, при которых страдает именно память.
Мозг является центральным хранилищем ваших воспоминаний. Но как формируется память, и где она находится в мозге? Это пока изучено недостаточно