Учени премахнаха ключови структури от мозък: Спомените остават

В много реален смисъл, ние сме сборът от нашите спомени. От тях ние придобиваме чувство за себе си, формираме умения и учим за света. И все пак, въпреки че дългосрочните спомени са основна характеристика на съществуването, учените все още не разбират напълно всички биологични процеси, които ги установяват и поддържат, пише Popular Machine.

Например, знаем, че дългосрочната потенциация, или ДПТ, укрепва връзките между мозъчните клетки – по-специално аксоните и дендритите – които многократно се активират заедно. Това образува физически следови спомени, известни като енграми, които са известни като градивните елементи на дългосрочната памет. Ако тези клетъчни връзки се активират многократно, те се укрепват с течение на времето, тъй като дендритните шипове, разположени върху дендритите, изпращат невротрансмитери, за да предават сигнали между мозъчните клетки. Ако клетките са неактивни, важи обратното, което доказва старата максима „ако не го използваш, го губиш“.

В резултат на това би било разумно да се предположи, че тези силни връзки са това, което захранва нашата дългосрочна памет. Но минали изследвания показват, че въпреки че броят на клетките и енграмите в определена мозъчна структура може да се променя с течение на времето , способността за припомняне на спомени все още се запазва. И така, как точно тези спомени се запазват, ако мозъчните структури, от които са изградени, се разпаднат?

За да отговорят на този въпрос, екип от изследователи, ръководени от учени от Института за наука и технологии в Окинава, се обърна към нетипичен инструмент за изучаване на паметта - хибернацията. Когато бозайник (като мишка) хибернира, невронната активност намалява значително и някои от тези важни дендритни бодли дори изчезват напълно. Затова изследователите се чудеха: Ако научат мишките на определени умения и след това предизвикат хибернация, дали мишките ще запазят тези спомени, когато се събудят?

В проучване от 2020 г. изследователи (някои от които са участвали в това ново проучване) откриха метод за предизвикване на изкуствена хибернация. Заимствайки тази техника, изследователите от OIST внушили определени спомени – например къде да намерят захарни пелети в лабиринт – на мишки и след това ги поставили в двудневна хибернация . Изобразявайки мозъците на мишките преди, по време и след хибернация, екипът на Лин и Танака установил, че мозъчната активност е спаднала със 70 процента, а размерът на дендритните бодли не е определял кои синапси са премахнати. След като мишките се събудили от изкуствения си сън обаче, те точно си спомнили предварително внушените спомени.

„Беше изумително“, каза в прессъобщение Ю-Джу Лин, водещият автор на изследването от OIST . „Логично е, че ако всички наши енграмни синапси са били от съществено значение за запазването на паметта, както традиционно се смяташе, паметта би трябвало да се е влошила значително.“

За да проверят тази идея по-нататък, екипът поставил подобно обучени мишки под анестезия и ги третирал с молекула, която блокира укрепването на синапсите. В тази версия на експеримента екипът установил, че мишките са загубили спомените си, когато се събудят. За да се задълбочат, изследователите изследвали мозъците на мишките, използвайки корелативна светлинна и електронна микроскопия (CLEM) – процес, който позволява на учените да определят важни протеини и да се фокусират върху специфични синаптични структури. Чрез този метод те открили, че докато синапсите са загубени, независимо дали техните дендритни бодли са големи или малки, синапсите, организирани в клъстери между енграмни клетки, са селективно запазени.

„Това предполага, че за дългосрочната памет са важни само определени клъстери от синапси - останалите може да са ненужни“, каза в прессъобщение Казумаса Танака, старши автор на изследването от OIST. „Интересното е, че размерът на дендритните шипове, за който е доказано, че се увеличава при първоначалното кодиране на паметта, изглежда не играе роля в запазването на паметта.“

Това проучване доказва, че спомените могат да се запазят въпреки широко разпространената синаптична загуба и именно тези специфични клъстерни връзки правят дългосрочните спомени толкова устойчиви. В интервю за Live Science , Танака каза, че следващата стъпка е да се изследват по-внимателно тези клъстери и да се манипулират, като същевременно се картографира въздействието им върху паметта.

Ако спомените ни правят това, което сме, тогава тези синаптични клъстери са двигателите на нашата самоидентичност.