Мыши сохранили память, потеряв больше половины синапсов в искусственной спячке
Ведущая гипотеза о хранении памяти состоит в том, что при обучении связи между вовлечёнными нейронами (синапсы) укрепляются и физически увеличиваются, это и есть память. Проблема в том, что эти связи заметно меняются со временем: они пластичны. «Если сравнить расположение этих связей в первый день с тем же на четвёртый-пятый день, оно совсем другое», говорит Кадзумаса Танака, нейробиолог Окинавского института науки и технологий (OIST) в Японии. Чтобы понять, как память, способная храниться годами, удерживается на «носителе», меняющемся каждые несколько дней, команда Танаки сделала эту смену куда более резкой. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science, учёные ввели мышей в состояние, похожее на спячку, которое фактически стёрло состояние более половины их синапсов. И тем не менее мыши, судя по всему, сохранили память.
Спячка, специализация белок, хомяков и медведей, но нейронная цепь, запускающая её, сохранилась у всех млекопитающих и присутствует даже у видов, которые никогда не впадают в спячку в дикой природе, например, у мышей. В июне 2020 года команда исследователей под руководством Такэси Сакураи, нейробиолога из Университета Цукубы и соавтора нынешнего исследования Танаки, разработала методику искусственной активации этой цепи спячки: для этого активируют популяцию так называемых Q-нейронов в области гипоталамуса. Получившееся состояние назвали QIH, гипотермия и гипометаболизм, вызванные Q-нейронами.
«По нашему протоколу мы можем снизить температуру тела мышей примерно до 20°C, при этом заметно замедляются частота сердечных сокращений и дыхания», объясняет Танака. Считать ли это настоящей спячкой, зависит от того, какое животное берут за эталон: у медведей во время спячки метаболизм снижается, но температура тела почти не меняется и держится около 36, 37°C, тогда как некоторые виды белок впадают в сверхглубокую спячку, при которой температура тела опускается почти до точки замерзания. «Искусственная спячка находится где-то посередине этого спектра», говорит Танака.
Ключевые факты
- Ведущая гипотеза о памяти держится на прочности синапсов между нейронами, но эти связи заметно меняются день ото дня, они пластичны
- Команда Кадзумасы Танаки (OIST) ввела мышей в искусственную спячку (QIH), которая стёрла состояние более половины их синапсов
- Несмотря на это мыши, судя по всему, сохранили память, результат опубликован в журнале Science
- Методику искусственной активации спячки через Q-нейроны гипоталамуса в июне 2020 года разработала команда Такэси Сакураи (Университет Цукубы), соавтора исследования
- При QIH температура тела мышей падает примерно до 20°C, замедляются пульс и дыхание, это отличает состояние от спячки медведей (температура держится на уровне 36, 37°C) и сверхглубокой спячки некоторых белок (температура падает почти до нуля)
Почему это важно
Результат бросает вызов ведущей гипотезе о механизме памяти: если синаптические связи заметно перестраиваются каждые несколько дней, а искусственная спячка стирает больше половины синапсов, а память всё равно сохраняется, значит долговременная память может держаться не только на конкретной конфигурации синапсов, которую наблюдали раньше. Это открывает вопрос, на каком именно физическом носителе хранится память, если не только на текущем расположении связей.
Кому это важно
Нейробиологам, изучающим механизмы памяти и пластичность мозга, а также исследователям спячки и торпора: состояние QIH, которое команда Сакураи и Танаки научилась вызывать искусственно через Q-нейроны гипоталамуса, даёт лабораторный инструмент для изучения того, что происходит с мозгом и памятью при резком замедлении метаболизма.
Как это применить
В пересказанном фрагменте источник не описывает практических применений открытия или самого метода QIH, это фундаментальное исследование, опубликованное в Science. Данных о медицинских или технологических приложениях в тексте нет, поэтому здесь их не утверждаем.
Можно ли доверять
Да: результат опубликован в рецензируемом журнале Science, материал построен на прямых цитатах ведущего автора исследования, Кадзумасы Танаки, а также поясняет вклад соавтора Такэси Сакураи, чья лаборатория в 2020 году разработала саму методику активации спячки. Источник материала, Ars Technica, который пересказывает опубликованное научное исследование, а не первичный пресс-релиз.
Риски и подводные камни
В доступном фрагменте не раскрыт механизм, который позволяет памяти пережить потерю больше половины синапсов, не указаны точный процент потерянных связей, размер выборки мышей и какими тестами проверяли, что память действительно сохранилась. Это не значит, что таких данных нет в полном исследовании, только что их нет в пересказанном источнике, и выводы стоит воспринимать с этой оговоркой.
«Если сравнить расположение этих связей в первый день с тем же на четвёртый-пятый день, оно совсем другое»
— Кадзумаса Танака, нейробиолог Окинавского института науки и технологий (OIST)