Гены приоткроют тайну памяти

Американские ученые установили, что за запоминание отвечает намного больше генов, чем считалось раньше. Их открытие может привести к пересмотру существующих представлений и приблизить понимание того, как именно работает память.

Согласно данным, которые получили нейробиологи из университета Иллинойса, процесс обучения затрагивает несколько тысяч генов в нервных клетках. Ранее считалось, что за память отвечают несколько сотен генов. В
экспериментах с зябликами они также выяснили и то, что изменения в работе генов после обучения сохраняются на срок больше суток. Однако полностью объяснить результаты пока не получается.

Зяблики и их гены

Ученые попытались охватить сразу много генов, которые могут каким-либо образом менять свою работу при обучении. Для этого исследователи провели
сопоставление активности генов в мозге зябликов в трех разных ситуациях.
В первом случае они изучали, как работают гены в мозге у птицы, которая
сидит внутри отдельной клетки. Во втором случае зяблик слышал пение
другой птицы, причем эта песня была для него новой. И в третьем случае
между проигрыванием записи новой песни и исследованием проходили сутки.
Эта пауза была нужна нейробиологам для того, чтобы посмотреть, что
изменилось в мозгу за 24 часа после обучения.

Применив высокопроизводительный анализатор, ученые смогли узнать, как клетки мозга вели себя во всех этих случаях. Широкий охват многих генов
позволил пересмотреть некоторые ранее считавшиеся устойчивыми предположения. Выяснилось, например, что обучение влияет на гораздо
большее число генов, чем считалось ранее.

Биологи обнаружили, что столкновение зяблика с новой, ранее не слышанной им трелью, приводит к радикальным изменениям в его мозге. Нейроны начинают синтезировать множество различных белков, кодирующие их гены
активируются. А другие, напротив, снижают свою активность. И, по мнению Дэвида Клэйтона, профессора университета Иллинойса, такое снижение активности играет роль защитного механизма против перегрузки нервных клеток.

Ученые обнаружили, что снижается уровень активности тех генов, которые отвечают за синтез ионных каналов. Проще говоря, за прохождение через клетку электрического импульса избыток сигналов может привести к ее гибели.

Те же гены, которые начинают активную работу те по большей части являются выключателями для других. Когда молекула белка, кодируемого таким геном синтезируется она сама включает ряд других генов. О том, что при обучении происходит подобная цепная реакция, нейробиологи знали давно, но весь масштаб явления вскрылся недавно.

Песня не смолкла

Второй неожиданностью для ученых стало то, что даже сутки спустя большая часть генов по-прежнему работала не так, как до того момента, как зяблик
услышал новую песню. В сообщении ScienceDaily биологи говорят, что песня словно продолжала звучать, и мозг по-прежнему на нее реагировал. Гены даже сутки спустя работали не так, как у птицы, которая никакой песни не слышала.

О чем говорят настолько масштабные и долговременные изменения, исследователи сказать пока не могут. Часть наблюдаемых механизмов понятна: клетка защищается от перегрузки, синтезирует новые рецепторы,
меняет общий уровень активности но вот что делает большая часть генов и насколько она необходима этого пока сказать нельзя.

Память: разгадки пока нет

Несмотря на то, что исследования памяти ведутся уже свыше ста лет, ученые до сих пор не могут сказать, что же именно отвечает за хранение информации в мозге. Однако те изменения, которые происходят в тот момент, когда мы что-либо запоминаем, отчасти известны.

Не запомнить ничего

Наиболее драматично продвинулись исследования в области нейробиологии памяти после случая с больным, вошедшим в историю как H. M. Он страдал
тяжелейшими приступами эпилепсии и нейрохирурги удалили ему часть
гиппокампа. Как выяснилось позже, это привело к тому, что H. M. потерял
способность переводить информацию в долговременную память. Он узнавал
всех врачей и знакомых, но забывал все, что происходило с ним в течении
дня. Одну газету H. M. мог читать неограниченное число раз, прочитанное исчезало из его памяти. Процесс перехода краткосрочной памяти в долговременную ученые назвали консолидацией памяти.

Например, известно, что при извлечении информации память немного перестраивается, а в ближайшие сутки после запоминания часть информации теряется. Более того, известно, что обучение и последующая переработка информации в мозге требует активности определенных генов.

Один из таких генов, c-Fos, был в частности обнаружен российским ученым Константином Анохиным. Позже группе нейробиологов под его руководством удалось показать, что блокирование этого гена нарушает процесс формирования памяти. В 1990-х гг. исследователи по всему миру начали активно изучать связь генов, памяти и обучения, но этот процесс пока еще далек от завершения. И одна из загадок, которая стоит перед специалистами по памяти это то, сколько на самом деле генов необходимо для запоминания чего-либо.

Кроме того, непонятно как именно человек может запомнить миллионы цифр и почему вообще его мозг устроен намного более сложно, чем у многих
других существ. Например, у мыши, мозг которой внешне напоминает некрупную вишню с единственной бороздой посередине, генов даже больше,
чем у людей....

Было изменено: 21:52 25/11/2009.