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:
Концепция энергизованной мембраны
Термин «энергизованная мембрана» трактуется обычно довольно широко, но в действительности он означает лишь, что поток ионов через бислой может использоваться для совершения работы. Чаще всего ионный поток создают протоны, и разность электрохимических потенциалов прото ...
Заготовка и получение зрелых производителей рыбца
Наиболее благоприятным местом отлова производителей рыбца для рыбоводных работ является низовье Дона.
Отлов производителей необходимо начинать во время миграции их из моря в реку Дон — ориентировочно с первой декады октября, до наступления ледостава и выдерживать в з ...
Вариационная кривая
Графическое отображение проявления модификационной изменчивости — вариационная кривая — отображает как диапазон вариации свойства, так и частоту отдельных вариант. Из кривой видно, что наиболее распространены средние варианты проявления признака (закон Кетле). Причино ...