Мозг повел себя как мышца, чтобы улучшить обучение и память

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.