Ученые объяснили, как формируются воспоминания

Исследователи проекта Human Brain усовершенствовали свою модель головного мозга человека и приоткрыли завесу тайны о том, как формуются воспоминания и происходит адаптация нервной системы.

Воспоминания — неотъемлемая часть нашей жизни. Недаром потеря кратковременной или долговременной памяти сильно сказывается на психике человека, а в первом случае может даже оторвать его от остального мира. В здоровом мозге информация способна сохраняться на протяжении нескольких лет, даже если знакомство с ней было мимолетным. Но как это происходит?

Обработка информации в головном мозге идет в нейронах, которые соединены между собой синапсами. Каждая модификация этих синапсов оказывает влияние на то, как мы запоминаем вещи или реагируем на определенные стимулы. Один из способов модификации нейронных цепей — процесс синаптической пластичности, когда определенные синапсы либо усиливаются, либо ослабляются с течением времени в ответ на нервную активность. 

Анализируя сети биохимических реакций, лежащих в основе синаптических модификаций, ученые из Human Brain Project, объединившего исследователей из разных европейских университетов, смогли получить новые знания о механизмах пластичности.

В нейронах внешняя и внутренняя обработка информации происходит через передачу сигналов по синаптическим сетям. Именно они определяют синаптическую пластичность. Иногда даже отдельные молекулы — ферменты или белки — способны запускать вычислительные способности в этих сетях. Одними из таких молекул является семейство ферментов аденилатциклазы млекопитающих (AC), которые могут переводить внеклеточные сигналы во внутриклеточную молекулу циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) — одну из основных клеточных сигнальных молекул.

В своей работе нейробиологи проекта выяснили, что мозг продуцирует девять вариантов белков AC. Один из них — AC5 — является доминирующей формой в полосатом теле — структуре, участвующей в памяти, поведении и вознаграждении за обучение новым навыкам. Во время обучения продукция цАМФ имеет решающее значение для усиления синапсов, соединяющих нейроны коры головного мозга с полосатым телом. Кроме того, оказалось, что формирование этих связей зависит от нескольких систем, таких как дофаминовая и ацетилхолиновая.