Усі ми пам’ятаємо щось із дитинства, чи то перший похід у зоопарк, чи то поїздка на велосипеді. Але як ці спогади можуть зберігатися практично все життя? Нове дослідження міжнародної групи вчених розкриває біологічну основу довготривалої пам’яті. Вся справа в молекулі під назвою KIBRA, яка діє як “клей” для інших молекул, зміцнюючи формування спогадів. Вона розміщується в синапсах, що відповідають за пам’ять, і виступає своєрідною “міткою” для ферментів, які зміцнюють ці нейронні зв’язки. Молекули можу заміщатися, але спогади, що зберігаються в синапсах, залишаються.
Тривалий час вважалося, що нейрони зберігають інформацію в пам’яті завдяки мережі сильних і слабких синапсів. Саме ці зв’язки визначають взаємодію та функції нейронних мереж. Однак молекули в синапсах нестабільні: вони постійно переміщуються по нейронах, зношуються і замінюються новими протягом кількох годин або днів. Виникає питання: як при цьому спогади можуть зберігатися роками і навіть десятиліттями.
У своєму дослідженні на лабораторних мишах вчені зосередилися на ролі KIBRA-білка, що експресується в нирках і мозку. Відомо, що у людей генетичні варіації KIBRA пов’язані як з хорошою, так і з поганою пам’яттю. Дослідників особливо цікавила взаємодія KIBRA з іншими молекулами, що відіграють ключову роль у формуванні пам’яті. У цьому випадку об’єктом вивчення стала протеїнкіназа M-зета (PKMzeta). Цей фермент вважається найважливішою молекулою для зміцнення синапсів у ссавців, але він руйнується через кілька днів.
Експерименти вчених показали, що KIBRA є тією самою “відсутньою ланкою” в довготривалій пам’яті. Ця молекула діє як “мітка” або “клей”, який прикріплюється до сильних синапсів і PKMzeta, але при цьому уникає слабких синапсів.
Під час формування спогадів активуються синапси, які беруть участь у цьому процесі. KIBRA вибірково розміщується в цих синапсах. PKMzeta приєднується до KIBRA, що діє як “мітка”, і робить синапси більш стійкими до змін. Сильні синапси зв’язуються з новоутвореною KIBRA, залучаючи більше новоутвореної PKMzeta. Руйнування зв’язку KIBRA-PKMzeta стирає старі спогади. Це говорить про те, що KIBRA відіграє ключову роль у підтримці пам’яті.
Попередні дослідження показали, що випадкове підвищення рівня PKMzeta в мозку покращує слабкі або стерті спогади. Це було загадкою, оскільки PKMzeta повинен був діяти у випадкових місцях по всьому мозку, що швидше могло б призвести до зворотного ефекту. Однак відкриття KIBRA в якості “синаптичної мітки” пояснює це явище. KIBRA зв’язується тільки з сильними синапсами, тому при підвищенні рівня PKMzeta вона переважно зв’язується з цими поміченими KIBRA ділянками, фактично посилюючи тільки потрібні спогади.
Автори статті зазначають, що їхнє дослідження підтверджує концепцію, запропоновану Френсісом Кріком у 1984 році. Гіпотеза про роль мозку в зберіганні спогадів, незважаючи на постійні зміни на клітинному та молекулярному рівні, схожа на “Корабель Тесея”. Це відсилання до філософського аргументу з давньогрецької міфології, згідно з яким корабель Тесея, в якому в міру плавання постійно замінювали старі дошки на нові, залишався тим самим кораблем протягом багатьох років. Спогади можуть зберігатися роками, навіть незважаючи на те, що білки, які підтримують їх, постійно заміщуються.