1558
Під час штучної сплячки мозок мишей пережив радикальну перебудову: в гіпокампі, одному з ключових центрів пам’яті, нейрони тимчасово втратили більш ніж половину синаптичних контактів. Уже через два дні після виходу зі сплячки більшість зв’язків відновилася, причому понад 80% зниклих дендритних шипиків виросли знову в тих самих місцях. Найдивніше — тварини не забули інформацію, яку вивчили до переходу в цей стан.
Дослідження стосується одного з фундаментальних питань нейробіології: де саме фізично зберігається пам’ять. Синапси постійно змінюються, але люди й тварини здатні пам’ятати події роками.
Гіпокамп особливо динамічний. Синаптичні контакти в ньому виникають, посилюються, слабшають і зникають у процесі навчання.
Класичні роботи на зимуючих ховрахах ще багато років тому показали, що під час сплячки їхні нейрони втрачають значну кількість контактів. Після пробудження структура швидко відновлюється.
Щоб не чекати природної зимової сплячки, команда Кадзумаси Танаки з Okinawa Institute of Science and Technology викликала подібний стан у лабораторних мишей.
Дослідники отримували детальні зображення мозку до, під час і після сплячки. Активність гіпокампа в цей період падала приблизно на 70%.
Очікувалося, що найбільші й найсильніші дендритні шипики, пов’язані зі стабільними спогадами, залишаться недоторканими. Але нейрони втратили більш ніж половину синаптичних контактів незалежно від їхнього розміру.
Водночас окремі структури виявилися особливо стійкими. Частіше зберігалися шипики, які входили до multisynaptic boutons — вузлів, де один аксон одночасно контактує з кількома дендритними шипиками.
В інших експериментах дослідники фармакологічно порушували формування пам’яті. Коли такі вузлові структури зникали, разом із ними погіршувалося й збереження спогадів.
Після виходу зі сплячки синапси почали швидко відновлюватися. Уже за два дні загальна кількість контактів майже повернулася до початкового рівня.
Особливо вразило те, що понад 80% відновлених дендритних шипиків з’явилися саме там, де знаходилися до сплячки. Це означає, що навіть після зникнення видимої структури в нейроні залишається певна молекулярна або архітектурна «мітка».
Поведінкові тести підтвердили, що тварини зберегли пам’ять. До сплячки вони навчалися пов’язувати певні місця з їжею або слабким електричним подразненням, а після пробудження пам’ятали ці асоціації.
Результат ставить під сумнів просту модель, за якою довготривалий спогад обов’язково вимагає безперервного фізичного існування кожного конкретного синапсу.
Можливо, критичним є ширший малюнок мережі — стабільні вузли й молекулярні механізми, які дозволяють мозку точно відбудувати тимчасово втрачені контакти.
Наступне питання команди — чим саме відрізняються шипики, які переживають сплячку. Дослідники шукають молекулярні характеристики, що роблять ці структури особливо стійкими й потенційно важливими для довготривалої пам’яті.
https://www.sciencenews.org/article/memories-survive-hibernation-brain-cell
