Ранее считалось, что гиппокамп отвечает за кратковременную память, а кора головного мозга хранит долговременную память с помощью биологических «включателей», которые фиксируют нужные воспоминания навсегда. Эта модель не объясняла, почему воспоминания могут стираться или меняться со временем.
Чтобы изучить, как формируется долговременная память, исследователи с помощью виртуальной реальности заставили мышей формировать определенные воспоминания. События повторялись с разной частотой, что позволяло закреплять одни воспоминания сильнее, а другие — слабее. Затем ученые изучали мозг животных и использовали технологию CRISPR для изменения генов в таламусе и коре, чтобы проверить, как конкретные молекулы влияют на память.
Эксперимент показал, что долговременная память поддерживается не одним переключателем «вкл/выкл», а серией молекулярных «таймеров», которые активируются в разные моменты времени в разных областях мозга.
Первые таймеры включаются быстро и так же быстро затухают, способствуя забыванию, а поздние активируются медленнее, но формируют более прочные воспоминания. Частота повторения событий использовалась как показатель значимости информации, что помогло понять, какие воспоминания закрепляются лучше.
В итоге ученые выявили три ключевых регулятора: Camta1 и Tcf4 в таламусе и Ash1l в передней поясной коре. Camta1 обеспечивает первоначальную устойчивость памяти после формирования в гиппокампе, Tcf4 укрепляет связь между таламусом и корой, а Ash1l запускает процессы перестройки хроматина, благодаря которым воспоминания становятся более стабильными. Нарушение работы Camta1 и Tcf4 приводило к потере памяти.
Интересно, что Ash1l принадлежит к семейству гистонметилтрансфераз — белков, которые сохраняют «память» не только в мозге, но и в других биологических системах. В иммунной системе они помогают организму «запоминать» перенесенные инфекции, а в процессе развития организма — сохранять специализацию клеток, например, нейронов или мышечных волокон. Получается, мозг использует эти универсальные механизмы клеточной памяти для поддержания, в том числе когнитивных воспоминаний.
Понимание этих механизмов поможет разрабатывать стратегии для восстановления памяти при повреждениях мозга или нейродегенеративных заболеваниях.
