Engram
Люди склонны думать о своих воспоминаниях как о глубоко личных, эфемерных владениях - фрагментах эмоций, слов, цветов и запахов, вшитых в наши уникальные нейронные гобелены.
Но воспоминания каким-то образом, выгравированы в клетках, образуя стабильные, специфические отпечатки - физический след, который исследователи называют “engram”.
Одно из самых укоренившихся объяснений размещает “engram” прямо в синапсы, где химические и электрические сообщения перемещаются между нервными клетками или нейронами. Эти контактные точки укрепляются, когда выпуклости, называемые синаптическими бутонами, растут на концах аксонов, отправляющих сообщения и когда волосистые выступы, называемые шипами, украшают получающие данные дендриты.
Сильные связи означают более сильную память (как теория).
Полагают, что этот процесс накопления, называемый долгосрочным потенцированием или LTP, дает прекрасное объяснение физической основы памяти.
Но если память хранилась в насыщенных синапсах, как предполагали исследователи, то новые контактные точки, которые появляются при формировании памяти, должны быть теми же, которые исчезают, когда память впоследствии теряется.
Но это не так - даже близко.
Проект Susumu Tonegawa, основан на сложных инструментах, в том числе на оптогенетике. С помощью этой техники ученые активировали специфические нейроны, исследователи называют их ячейки памяти в которых хранятся «клетки engram».
Tonegawa генетически отмечал клетки мышей, которые хранят память о страхе. Исследователи наблюдали возникновение дендритных шипов в нейронах, которые хранят память - свидетельство сильных синапсов.
Но когда исследователи вызвали амнезию препаратом, эта новообразованная синаптическая мышца исчезла. LTP была полностью уничтожена.
И все же память не была потеряна. Лазерным светом исследователи все равно могли активировать клетки engram - и память, которую они каким-то образом сохраняли.
Это означает, что память хранилась в чем-то, что не связано с силовыми синапсами.
Выявление того, что память и синаптическая сила не всегда связаны друг с другом, создает важное различие. The cellular machines, которые необходимы для вызова памяти, не обязательно являются теми же машинами, которые хранят память.
LTP с его насыщенными синапсами, важен для извлечения воспоминаний, но не является тем, что на самом деле их хранит. Tonegawa назвал это место «silent engrams».
Если к примеру, рассмотреть талантливого скрипача. Вот он лишился руки и теперь не сможет сыграть на скрипке, но это не значит, что он не знает, как играть на скрипке.
Синаптическая сила имеет решающее значение для запоминания, но не для хранения. Скорее всего мозг хранит многие недостижимые следы памяти и «silent engrams» довольно распространены.
Но engrams, тихие или активные, все равно должны хранить информацию воспоминаний. Tonegawa считает, что эта информация хранится не в новых синапсах, а в уже существующих. Когда создается определенная память, новые соединения быстро подстраиваются, создавая анатомические мосты между созвездиями клеток, это определяет содержание памяти.
Такой способ требует меньше энергии, чем модель LTP, которая считает, что для хранения памяти требуется постоянное обновление синапсов, заполненных многочисленными контактными точками.
Мозг даже не знает, что он это память. Он хранит в анатомии массивов нейронов, память «в форме самого мозга».
Tonegawa уверен, что само существование физических связей между нейронами хранит воспоминания.
Есть и другие версии:
✔️ Еще в 1950-х годах McConnell высказал теорию, что РНК, клеточный материал, который помогает выполнять генетические инструкции, может каким-то образом хранить воспоминания.
Эта неортодоксальная идея о том, что РНК участвует в хранении памяти.
Glanzman считает, что РНК - это временное хранилище для воспоминаний. По его мнению, настоящая engram представляет собой складчатую структуру ДНК в ядрах клеток.
Изменения в том, как плотно упакована ДНК, могут влиять на развертывание генов. Glanzman утверждает, что эти изменения, часть того, что известно как эпигенетический код, могут быть сделаны - и даже переданы - молекулами ровинга РНК.
✔️ Нейробиолог David Sweatt подозревает, что долговременные эпигенетические изменения в ДНК хранят воспоминания. Поскольку эпигенетические изменения могут быть стабильными, они обладают уникальным атрибутом, необходимым для внесения вклада в engram.
✔️ Некоторые результаты показывают, что белок, называемый PKM-zeta помогает сипапсам сохранять воспоминания.
✔️ Другие данные свидетельствуют о роли структур, называемых перинейрональными сетями, жесткими оболочками, которые обертываются вокруг нейронов. И отверстия в этих сетках позволяют захватывать долговременные воспоминания.
✔️ Другая линия исследований сосредоточена на белках, которые подстрекают других к неправильному обмену и объединению вокруг синапсов, усиливая воспоминания. Биоэлектрические сигналы, обнаруженные с помощью чувствительных к напряжению белков, снаружи клеток, вполне могут хранить воспоминания.
Но некоторые факты выносят поиск места хранения памяти, вообще за пределы мозга.
✔️ Черви могут помнить текстуру ландшафта, даже используя новый мозг. Память каким-то образом пережила обезглавливание, сигналы вне мозга могут каким-то образом хранить воспоминания, даже если они временные. После ампутации головы эти черви могут регенерировать новый мозг (вместе с остальной частью головы) из своих хвостов. Черви с новыми головами помнят навыки и стрессы, полученные до обезглавливания.
✔️ Аксолотль может отрастить себе и утраченный участок мозга, но главное - при помощи белковых маркеров исследователи смогли установить, что животное полностью восстановило все субпопуляции нейронов, которые были удалены. Так что аксолотль не просто достраивает пустое место из уже имеющихся клеток, а создает новые нейроны - и именно такие, как надо.
✔️ Или при превращении гусеницы в мотылька, мозг резко и координально меняется. Но исследователи обнаружили, что мотылек, который научился еще гусеницей избегать определенного запаха в сочетании с ударом, сохраняет эту информацию, несмотря на то, что он имеет совершенно другой мозг.
Эти случаи сохранения памяти вызывают множество вопросов о характере engram, в том числе, хранятся ли воспоминания в мозге.
/Источник/
Картинка кликабельна