Учёные показали, что доступ к памяти хранящейся в мозгу осуществляется благодаря целой каскадной системе молекулярных таймеров, работающих в разных зонах мозга и на разных временных масштабах. Это помогает объяснить, почему одни воспоминания стираются через недели, а другие остаются с человеком (и, как показали опыты — и с мышью) почти на всю жизнь.
Классическая модель памяти десятилетиями была сосредоточена на гиппокампе и коре. Эта схема позволила сделать много открытий, но оставляла массу вопросов.
Команда Skoler Horbach продолжила линию своих работ 2023 года, где была показана ключевая роль таламуса. Тогда учёные продемонстрировали, что таламус не просто участвует в передаче сигналов, но помогает отобрать значимые воспоминания и направляет их в кору для долговременного хранения. Их работа углубляет это представление и показывает, что за отбор и «продвижение» воспоминаний отвечает не один механизм, а целая последовательность молекулярных программ.
Исследователи сформулировали главный вопрос: какие молекулярные процессы решают, какие события останутся с нами надолго, а какие тихо исчезнут? Для этого они разработали поведенческую модель: мыши перемещались в виртуальной среде и формировали конкретные воспоминания о своём опыте. В экспериментах учёные варьировали, как часто мыши сталкивались с одним и тем же опытом. Одни животные запоминали происходящее лучше и дольше, другие — хуже. После этого исследователи сравнили активность молекулярных механизмов в мозге и связали их с устойчивостью воспоминаний.
Но простой корреляции было недостаточно: требовалось понять, какие механизмы действительно причинно влияют на длительность памяти. Соавтор работы Селин Чен разработала CRISPR-платформу для точечного изменения генов в таламусе и коре. С её помощью учёные могли «выключать» отдельные молекулы и смотреть, как это меняет срок жизни воспоминания.
Выяснилось, что удаление разных молекул по-разному влияет на длительность хранения информации — причём на разных временных масштабах. Это стало ключевым аргументом в пользу идеи о том, что доступ к долговременной памяти — это множество молекулярных таймеров, работающих в цепочке.
Авторы описывают эту модель так: после формирования базового следа памяти в гиппокампе в дело вступает белок Camta1 и связанные с ним гены — они обеспечивают начальную устойчивость воспоминания. Со временем активируется Tc4 и его мишени, которые усиливают межклеточные контакты и структурную «опору» памяти. На более поздних этапах подключается Ash1l, запускающий программы ремоделирования хроматина.
По словам Раджасетхупати, если воспоминание не «продвинуть» по этой цепочке таймеров, мозг как будто заранее настроен на то, чтобы быстро его забыть. То есть важные события должны пройти несколько молекулярных «фильтров» и стадий закрепления, чтобы стать по-настоящему долговременными.
Авторы считают, что их результаты помогут лучше понять и, возможно, в будущем лечить заболевания, связанные с нарушением памяти. Подробно с работой можно ознакомиться в журнале Nature.