Новое исследование, опубликованное в Nature, показывает, что процесс формирования и классификации памяти регулируется последовательностью молекулярных механизмов, действующих в разных областях мозга, включая гиппокамп, таламус и кору.
«Это ключевое откровение объясняет, как мы корректируем стойкость памяти. Выбор, что запомнить, — это непрерывный процесс, а не одноразовое решение», — говорит Прия Раджасетупати из Лаборатории нейродинамики и когниции семьи Сколер Хорбах.
Переосмысление классической модели памяти
Раньше считалось, что долгосрочные воспоминания хранятся в коре благодаря биологическим «выключателям», аналогичным транзисторам, включающим и выключающим память. Однако эта теория не объясняла, почему одни воспоминания сохраняются недели, а другие — десятилетиями. В 2023 году Раджасетупати и коллеги показали, что таламус соединяет кратковременную память гиппокампа с долгосрочной в коре, помогая определить, какие воспоминания стоит укреплять.
Виртуальная реальность дала подсказку
Чтобы исследовать эти процессы, команда создала систему виртуальной реальности для мышей, где можно было контролировать повторение определенных переживаний.
«Меняя частоту повторения событий, мы могли выяснить, какие механизмы связаны с сохранением воспоминаний», — рассказывает Раджасетупати.
С помощью редактора генома CRISPR исследователи изменяли активность генов в таламусе и коре, обнаруживая, что каждая молекула действует в своем временном масштабе и влияет на продолжительность памяти.
Молекулярные таймеры, определяющие стабильность памяти
Результаты показывают, что долгосрочная память формируется не одним переключателем, а серией программ, которые разворачиваются по мозгу, словно таймеры. Ранние таймеры активируются быстро, но исчезают, позволяя неважным воспоминаниям угаснуть. Поздние включаются постепенно, укрепляя значимые переживания. Три ключевых транскрипционных регулятора обеспечивают сохранение памяти: Camta1 и Tcf4 в таламусе, а также Ash1l в передней поясной коре. Нарушение этих молекул ослабляет связи между областями мозга и вызывает потерю воспоминаний.
По модели, память сначала формируется в гиппокампе. Camta1 помогает удерживать ранние следы, Tcf4 укрепляет структурные связи, а Ash1l участвует в ремоделировании хроматина, обеспечивая долговременную стабильность.
«Если воспоминания не переводятся на эти таймеры, они быстро исчезают», — поясняет Раджасетупати.
Ash1l относится к гистон-метилтрансферазам, которые помогают клеткам «помнить» прошлые события. Подобные механизмы встречаются в иммунной системе и процессе дифференцировки клеток, показывая, что мозг адаптирует универсальные стратегии хранения информации для когнитивной памяти.
Практическое значение
Понимание этих программ может помочь в разработке методов лечения болезней, связанных с памятью, включая Альцгеймер. Раджасетупати отмечает:
«Если нейроны одной области повреждены, мы можем направлять память через здоровые участки, чтобы сохранить функцию».
Команда изучает, как активируются эти молекулярные таймеры и что определяет их продолжительность. Таламус, по их мнению, играет центральную роль в оценке важности воспоминаний и контроле их долговечности.
«Мы хотим понять жизнь памяти после ее формирования в гиппокампе и как таламус и корковые связи управляют этим процессом», — заключает Раджасетупати.