Долговременная память образуется при подавлении синаптической активности

Один-единственный нейрон в мозге может участвовать в тысячах синаптических контактов. Синапсы появляются, делаются сильнее, потом ослабевают, исчезают или реструктурируются — в зависимости от того, что за импульсы к ним приходят.

Электрические сигналы, поступающие к синапсам, переносятся с нейрона на нейрон с помощью нейромедиаторов, но освобождение последних зависит от движения ионов через специальные каналы в мембране клетки, в частности через кальциевые каналы.

Если некоторые из кальциевых каналов (а конкретно L-типа) заблокировать, от этого пострадает долговременная память. То есть поток ионов кальция был нужен для того, чтобы укрепить соответствующие синапсы, зазубрившим некую информацию. Хотя учёным удалось установить, что этот тип каналов необходим для обучения, конкретные механизмы их регуляции оставались неясными.

Регулятор кальциевых каналов L-типа удалось обнаружить Алексею Морозову и его коллегам из Исследовательского центра Карилион при Виргинском политехническом институте (США). В статье, появившейся в издании Journal of Neuroscience, исследователи описывают фермент Rap1, который подавлял активность кальциевых каналов. Если ген Rap1 выключали, то каналы в синапсе становились слишком активны, через них постоянно шёл поток ионов, что вело к постоянному выбросу нейромедиатора. То есть синапс не различал, что нужно запомнить, а что нет, какой сигнал следует передать, какой нет. Rap1 как раз и нужен был для того, чтобы ограничивать активность синапса, чтобы тот срабатывал в нужный момент, когда требовалось запомнить некую информацию.

Неполадки в кальциевых каналах влекут за собой не только проблемы с формированием долговременной памяти. Известно, что шизофрения и биполярное расстройство развиваются на фоне плохо функционирующих кальциевых каналов. Возможно, управляя работой Rap1, можно будет не только память улучшать, но и лечить такие вот психоневрологические расстройства.

Подготовлено по материалам Исследовательского центра Карилион при Виргинском политехническом институте.