«Эти результаты дают нам лучшее понимание архитектуры памяти и, в частности, того, как молекулы действуют как сеть при создании долговременных воспоминаний», – объясняет старший автор статьи Томас Кэрью, профессор Центра нейронологии Нью-Йоркского университета и декан отделения Нью-Йоркского университета. Факультет искусств и наук. "Что еще более важно, это знаменует собой еще один шаг к выяснению тонкостей функции памяти, которая имеет жизненно важное значение для разработки когнитивных методов лечения связанных с этим недугов."
Важность молекул факторов роста (ГФ) известна давно. Они имеют решающее значение для построения мозга начиная с утробного возраста и до зрелого возраста.
Более того, со временем было установлено, что ГФ «перерабатываются» от создателей мозга к инженерам с долговременной памятью.
Однако менее ясно, как широкий спектр семей GF, а также различные члены в каждой семье действуют, чтобы помочь нам создать эти воспоминания.
Работая над решением этого вопроса, исследовательская группа Нью-Йоркского университета, в которую также входили аспирантка Эшли Копек, ведущий автор исследования, и ученый-исследователь Гэри Филипс, сосредоточили внимание на двух семьях GF: TrkB и TGF?r-II, которые представляют два разных класса GF, которые используют разные типы рецепторов для осуществления своих действий в головном мозге.
В своем исследовании исследователи изучили GFs у Aplysia californica, калифорнийского морского слизняка.
Аплизия – это модельный организм, который достаточно силен для этого типа исследований, потому что его нейроны в 10-50 раз больше, чем у высших организмов, таких как позвоночные, и он обладает относительно небольшой сетью нейронов – характеристиками, которые легко допускают исследование молекулярной передачи сигналов во время формирования памяти.
В частности, чтобы вызвать форму «памяти об угрозе», называемую сенсибилизацией, в простой рефлекторной системе аплизии, исследователи представили морских слизней парой легких ударов хвостом, нанесенных с интервалом в 45 минут, что впервые привело к созданию «молекулярного контекста». нейроны рефлекса, а второй – использовать этот контекст для управления молекулярными механизмами, которые необходимы для формирования долговременной памяти, – а затем исследовали активность GF в оба периода, Время 1 и Время 2.
Их результаты показали различия в роли этих двух семейств GF в двух измерениях: времени и пространстве.
В момент времени 1, когда контекст для памяти создается впервые, TrkB играет критическую роль, в то время как TGF?r-II не имеет значения.
Однако во время 2, когда на самом деле формируется долговременная память, роли меняются местами: TGF?r-II активен, но TrkB незначителен.
Кроме того, результаты показали пространственные различия.
В аплизии простая нейронная цепь, которая опосредует рефлекс, модифицированный обучением, состоит из уникальных сенсорных нейронов и мотонейронов.
Тела сенсорных нейронов живут в одном отделе мозга, в то время как их синапсы-компаньоны, которые передают сигналы другим клеткам, находятся в другом. В исследовании Neuron исследователи обнаружили, что эффекты TrkB проявляются только в синапсах, в то время как TGF?r-II функционирует только в теле клетки.
В целом исследование позволяет по-новому взглянуть на то, как разные семейства GF играют уникальные роли как во времени, так и в пространстве, тем самым помогая выяснить «когда», «где» и «как» формирования памяти.