Мозг повел себя как мышца, чтобы улучшить обучение и память
Сигналы поступают в мозг благодаря таким же субклеточным структурам, как те, что отвечают за сокращение мышц. Неожиданную параллель обнаружили ученые из США.
Многие современные исследования посвящены изучению когнитивных процессов на молекулярном уровне. Согласно одной из недавних работ, воспоминание не может сформироваться без воспаления. В другом исследовании говорится, что важную роль в усвоении новой информации играет сон.
Специалисты из нескольких университетов США выяснили, как улучшает память и обучение сеть субклеточных структур в эндоплазматической сети клеток головного мозга. Результаты исследования появились в научном журнале Cell.
Внимание авторов публикации привлек повторяющийся узор, который прослеживался у млекопитающих по всей длине дендритов клеток мозга — отростков, принимающих входящие сигналы. Этот узор напоминал лестницу.
Ученые заметили, что аналогичные структуры можно обнаружить только в мышечной ткани. Благодаря им клетки «общаются» с помощью кальциевого сигнала, и запускается сокращение мышц.
Авторы работы предположили, что контактные участки, расположенные вдоль дендритов, схожим образом передают кальциевые «сообщения» в мозг. Гипотеза подтвердилась: оказалось, что сигнал заставляет кальций поступать в дендрит через белки ионных каналов, расположенных в местах контакта, и вызывает высвобождение дополнительного кальция из эндоплазматической сети. Благодаря этому притоку кальция активируется белок, играющий важную роль в запоминании и обучении. Он изменяет свойства плазматической мембраны (внешней оболочки клетки) и усиливает сигнал, который по ней передается.
По словам ученых, им удалось раскрыть ранее неизвестный механизм, позволяющий внутриклеточным сигналам преодолевать большие расстояния и обрабатываться в мозге. Более понятным стало и явление синаптической пластичности — усиления или ослабления нейронных связей, которые позволяют млекопитающим запоминать информацию и учиться. Исследовать этот процесс на молекулярном уровне важно, чтобы знать, как работает мозг в норме и при нейродегенеративных заболеваниях, например при болезни Альцгеймера.
