В прошлом считалось, что гиппокамп отвечает за формирование кратковременной памяти, тогда как долговременные воспоминания хранятся в коре головного мозга с помощью так называемых биологических «включателей», которые фиксируют важные моменты навсегда. Однако эта модель не могла объяснить, почему воспоминания со временем стираются или изменяются.
Чтобы исследовать процесс формирования долговременной памяти, ученые использовали виртуальную реальность, чтобы заставить мышей запоминать определенные события. Эти события повторялись с различной частотой, что позволяло лучше закреплять одни воспоминания, а другие оставались менее устойчивыми. Затем команда проводила анализ мозговой активности животных и применяла технологию CRISPR для модификации генов в таламусе и коре, изучая влияние определенных молекул на память.
Результаты эксперимента показали, что долговременная память не поддерживается одним единственным переключателем, а представляет собой серию молекулярных «таймеров», активируемых в разное время в различных областях мозга.
Первые таймеры срабатывают быстро и затем быстро угасают, что способствует забыванию. В то время как более поздние таймеры активируются медленнее, но обеспечивают формирование более стабильных воспоминаний. Частота повторений событий использовалась для оценки значимости информации, что помогло понять, какие воспоминания закрепляются наиболее эффективно.
В ходе исследования были выявлены три основных регулятора: Camta1 и Tcf4 в таламусе и Ash1l в передней поясной коре. Camta1 обеспечивает начальную устойчивость памяти после ее формирования в гиппокампе, Tcf4 усиливает связь между таламусом и корой, а Ash1l инициирует процессы перестройки хроматина, что делает воспоминания более стабильными. При нарушении работы Camta1 и Tcf4 наблюдается потеря памяти.
Интересно, что Ash1l относится к семейству гистонметилтрансфераз — белков, которые способствуют сохранению «памяти» не только в мозге, но и в других биологических системах. В частности, в иммунной системе они помогают организму «запоминать» перенесенные инфекции, а в процессе развития – сохранять клеточную специализацию, например, нейронов или мышечных волокон. Таким образом, мозг применяет эти универсальные механизмы клеточной памяти для поддержки когнитивных воспоминаний.
Понимание данных механизмов позволит разрабатывать новые стратегии для восстановления памяти при повреждениях мозга и нейродегенеративных заболеваниях.
