BioFine

Рассуждая о процессах формирования воспоминаний, мы волей-неволей натолкнемся на спорное утверждение о том, что наши синапсы все время находятся в работе. Они постоянно передают между нейронами химические сообщения, распределяя воспоминания по хранилищам головного мозга. И все же, несмотря на бесконечный обмен медиаторов молекулами, наши воспоминания остаются устойчивыми. По данным двух исследователей из Университета штата Юта, этим мы обязаны особым белкам в синапсах, которые фиксируют наши жизненные уроки.

Исследователи независимо подтвердили, что на протяжении различных периодов времени – от считанных часов до нескольких дней – синапсы проходят через две различные фазы: долгосрочное потенцирование (укрепление синапса) и долгосрочное угнетение (ослабление синапса). Ключевым фактором этих процессов представляются глутаматные рецепторы (так называемые AMPA‑рецепторы), которые связываются глутаматом – эксцитатным медиатором, участвующим в процессе формирования воспоминаний. Ученым удалось наблюдать, как эти белки-рецепторы путешествуют по внутренней части нейрона в сторону синапса. Однако остается неясным, является ли это перемещение рецепторов основным показателем синаптической силы.

Нейрофизиолог Бреслов (Bressloff) вместе с математическим биологом Бертоном Эрншоу (Berton Earnshaw) представляет себе процесс как формирование дендритных шипов. Ближе к синапсам формируются грибовидные формы в виде двух сопрягающихся частей (см. рисунок). В синапсе собирается белок AMPA‑рецепторов, которые могут воспринимать глутаматные сигналы, приходящие от расположенного ниже нейрона. С другого конца дендрит входит в тело нейрона. Исследователи написали 10 дифференциальных уравнений, чтобы отслеживать скорость, с которой белок AMPA перемещается внутри синапса и снаружи него.

Бреслов и Эрншоу обнаружили, что на стадии укрепления синапса, когда начинает поступать новый опыт, в синапсы направляются все новые рецепторы AMPA. Это часто сопровождается повышением содержания ионов кальция в нейроне. По мнению исследователей, изменение концентрации иона кальция – слишком быстрый процесс, который неспособен фиксировать воспоминания. «Человеку нужны механизмы сохранения воспоминаний, работающих на разных временных дистанциях, – замечает исследователь. – Открытые якорные белки рецепторов как раз и занимаются тем, что превращают оперативные воспоминания в долговременную память».

Принимая во внимание, что есть прямой процесс, исследователи ввели противоположный процесс долгосрочного угнетения. Синаптическую силу определяют скорее не количество AMPA‑рецепторов, а эффективность приема ими глутаматного сигнала, что определяется распределением рецепторов. «Не будь особых якорных белков этих рецепторов, они бы свободно перемещались, и мы в течение считанных часов теряли бы воспоминания». Нейрофизиология памяти все еще полна ждущих разрешения вопросов.

Также смотрите:

Исследование конформационных изменений в макромолекулах
Еще одна область применения аналитического ультрацентрифугирования — исследование конформационных изменений макромолекул. Молекула ДНК, например, может быть одно- или двухцепочечной, линейной или кольцевой. Под действием различных соединений или при повышенных темпера ...

Обмен белков
Белки имеют особое биологическое значение, так как являются носителями жизни. Они представляют собой материал, из которого строятся все клетки, ткани и органы организма; входят в состав ферментов, гормонов и др. Белковый оптимум составляет 1 г белка на 1 кг массы тела ...

Тип членистоногие
Членистоногие населяют все среды жизни. К ним относятся разные виды речных раков, крабов, креветок, пауков, скорпионов, жуков, бабочек, мух, комаров и др. Самые характерные признаки членистоногих — членистое (сегментированное) тело и членистые конечности (отсюда назва ...