Биохимические основы нейрологической памяти и обучения. Проблема переноса памяти

Биология » Особенности строения нервной системы » Биохимические основы нейрологической памяти и обучения. Проблема переноса памяти

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:

Естествознание в средние века
Эпоха Средневековья берет свое начало в 478 году нашей эры с момента завоевания немецкими варварами Рима и падения римской империи. Продолжалась более 1000 лет закончилась в середине 15 века. Во времена Средневековья любое занятие наукой и естествознанием было запрещ ...

Клональное микроразмножение отдаленных гибридов
Эмбриокультура дает возможность вырастить гибридные растения из неполноценных зародышей. Размножают гибриды путем активации развития меристемы пазушных почек (черенкованием стерильных побегов), адвентивными почками или регенерацией растений из каллусной ткани, в част ...

Размножение
Прямые наблюдения за размножением этого хищника в природе отсутствуют. Летнее размножение соболей, длительный период беременности, латентный период впервые были описаны П.А. Мантейфелем (1934). В клеточных условиях основная часть самок приходит в течку во второй декад ...