Исследование, проведенное учеными Джона Хопкинса, показало, что широко принятая модель формирования долговременной памяти, основанная на единственном ферменте в головном мозге, ошибочна. Новое исследование, опубликованное в январе. В 2 выпуске журнала Nature было обнаружено, что мыши, лишенные фермента, который якобы строит память, на самом деле все еще способны формировать долговременные воспоминания, как и нормальные мыши.
"Преобладает теория, что когда вы чему-то учитесь, вы укрепляете связи между клетками своего мозга, называемые синапсами," объясняет Ричард Хуганир, Ph.D., профессор и директор отделения нейробиологии медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Вопрос в том, как именно происходит это усиление?"
Исследовательская группа в SUNY Downstate под руководством Тодда Сактора, доктора философии.D., предположил, что ключом к процессу является обнаруженный ими фермент, известный как PKM-zeta. В 2006 году группа Сактора произвела фурор, когда создала молекулу, которая, казалось, блокировала действие PKM-zeta – и только PKM-zeta. Когда молекула, получившая название ZIP, была передана мышам, она стерла существующие долговременные воспоминания. Молекула привлекла внимание репортеров и блоггеров, которые размышляли о социальных и этических последствиях стирания памяти.
Но для исследователей ZIP был интересен прежде всего как средство изучения PKM-zeta. "С 2006 года на PKM-zeta и ZIP было опубликовано много статей, но никто не знал, что PKM-zeta действовало," говорит Ленора Волк, доктор философии.D., член команды Хуганира. "Мы думали, что изучение мишени фермента может многое рассказать нам о том, как хранятся и поддерживаются воспоминания."
Для текущего исследования Волк и его коллега по команде Джулия Бахман создали мышей, у которых отсутствовал рабочий PKM-дзета, так называемый генетический "нокауты." Цель состояла в том, чтобы сравнить синапсы модифицированных мышей с синапсами нормальных мышей и найти подсказки о том, как работает фермент.
Но, говорит Волк, "то, что мы получили, было совсем не то, что мы ожидали. Мы думали, что усиливающая способность синапсов будет нарушена, но этого не произошло." По ее словам, мозг мышей без PKM-zeta неотличим от мозга других мышей. Кроме того, синапсы мышей без PKM-zeta реагировали на стирающую память молекулу ZIP так же, как синапсы нормальных мышей.
Затем команда решила, отточил ли мозг мыши в отсутствие PKM-zeta альтернативный путь построения синапсов, во многом так же, как слепой человек учится собирать больше информации из других органов чувств. Таким образом, исследователи создали мышей, чьи гены PKM-zeta функционировали нормально, пока им не дали лекарство, которое внезапно отключило бы ген. Это позволило им изучить взрослых мышей без PKM-zeta, у которых не было возможности найти способ обойти потерю гена. Тем не менее, синапсы мышей с так называемым условным нокаутом реагировали на стимулы так же, как синапсы нормальных мышей.
По словам исследователей, это означает, что PKM-zeta не является ключевой молекулой долговременной памяти, как предполагали предыдущие исследования, хотя она может играть определенную роль в памяти. "Мы не знаем, на что на самом деле действует этот пептид ZIP," говорит Фольк. "Выяснить, какова его цель, будет очень важно, потому что тогда мы сможем начать понимать на молекулярном уровне, как укрепляются синапсы и как воспоминания формируются в ответ на стимулы."