Нервните клетки формират дълготрайни спомени с помощта на възпалителен отговор
Когато се формира дългосрочната памет, някои мозъчни клетки изпитват прилив на електрическа активност. Той е толкова силен, че разбива тяхната ДНК. След това се задейства възпалителен отговор, който поправя това увреждане и спомага за укрепването на паметта. Тези резултати са постигнати при проучване с мишки.
Констатациите показват, че формирането на спомени е рисков процес. Обикновено разкъсванията в двете вериги на двойната спирала на ДНК молекулата са свързани със заболявания, включително рак. В този случай цикълът на увреждане и възстановяване на ДНК предлага едно обяснение за това как спомените могат да се формират и продължат. Този цикъл може да е дефектен при хора с невродегенеративни заболявания като Алцхаймер, причинявайки натрупване на грешки в ДНК на неврона.
Възпалителна реакция
Това не е първият път, когато увреждането на ДНК се свързва с паметта. През 2021 г. изследователи показаха, че разкъсванията на двойноверижната ДНК са широко разпространени в мозъка. Тогава те ги свързаха с ученето.
За да разберат по-добре ролята, която тези разкъсвания на ДНК играят във формирането на паметта, учените обучиха мишки да свързват малък електрически удар с нова среда. Когато животните отново бъдат поставени в тази среда, те да запомнят преживяването и показват признаци на страх, като замръзване на място. След това се изследва генната активност на невроните в мозъчната област, ключова за паметта. Това е хипокампуса. Оказва се, че някои гени, отговорни за възпалението, са активни в набор от неврони четири дни след теста. Три седмици след него същите гени са много по-малко активни.
Да видим спомените
Установена е причината за възпалението. Това е протеин, наречен TLR9. Той предизвиква имунен отговор на ДНК фрагменти, плаващи във вътрешността на клетките. Възпалителният отговор е подобен на този, който имунните клетки използват, когато се защитават срещу генетичен материал от нахлуващи патогени. В този случай обаче нервните клетки реагират не на нашественици, а на собствената си ДНК.
Как работи TLR9?
TLR9 е най-активен в подгрупа от неврони на хипокампа, в които разкъсванията на ДНК са устояли на възстановяването. В тези клетки механизмите за възстановяване на ДНК се натрупват в органела, наречена центрозома. Тя често се свързва с клетъчното делене и диференциация.
Въпреки това, зрелите неврони не се делят. Изненадващо е да се видят центрозоми, участващи при възстановяването на ДНК. По време на циклите на повреда и възстановяване, невроните могат да кодират информация за събитието и да формират паметта, което е предизвикало прекъсванията на ДНК. Когато изследователите изтриват гена кодиращ протеина TLR9 при мишки, последните имат проблеми с припомнянето на дългосрочни спомени за своето обучение.
Тези констатации предполагат, че ние използваме собствената си ДНК като сигнална система, за да запазим информация за дълго време. Все още не е ясно как откритията на екипа се вписват в други открития за формирането на паметта. Например, изследователите са показали, че подгрупа от неврони на хипокампа, известни като енграми, са ключови за формирането на памет. Тези клетки могат да се разглеждат като физическа следа от единична памет. Именно те експресират определени гени след учебно събитие. Но групата от неврони наблюдавани в свързаното с паметта възпаление са различни от енграмните.
Нови доказателства
Проучването предоставя най-доброто доказателство досега, че възстановяването на ДНК е важно за паметта. Увреждането и възстановяването на ДНК може да бъде следствие от създаването на енграма. Формирането й е събитие със силно въздействие. Бъдещите изследвания ще се занимават с това как се случват разкъсванията на двойноверижната ДНК и дали ги има и в други области на мозъка. Резултатите привличат така необходимото внимание към механизмите за формиране на памет и постоянство в клетките.
