Нейроны готовы учиться: как ядро клетки создаёт вашу память

Каждый раз, когда в вашей голове рождается новое воспоминание, в мозге происходит тихая, но грандиозная стройка. Возникает «след памяти» — уникальный узор из активных нейронов с изменёнными связями. Это физическое воплощение того, что мы называем «я это помню».

Но как мозг выбирает, кому из миллиардов нейронов доверить драгоценный след? Раньше думали, что всё решает электрическая возбудимость. Сейчас же учёные заглянули глубже — прямо в центр управления клеткой. И там обнаружился целый неизученный мир, который дирижирует генами: эпигенетика.

Вот вам фундаментальная загадка: ДНК во всех клетках тела одинаковая. Но почему нейрон думает, а клетка печени — фильтрует? Всё дело в том, какие гены включены, а какие — упакованы и молчат. Эпигенетика — это как дирижёр для генома: она не меняет ноты (последовательность ДНК), но решает, какой инструмент (ген) сейчас должен звучать.

Исследователи из Лозанны под руководством Йоханнеса Граффа задались вопросом: а может, эта эпигенетическая «настройка» и определяет, станет ли нейрон частью воспоминания? Их эксперименты на мышах, опубликованные в Science, дали чёткий ответ: да. Эпигенетическое состояние нейрона — это его пропуск в клуб памяти.

«Мы проливаем свет на самый глубокий этап формирования памяти — на уровень ДНК», — говорит Графф. И это, согласитесь, звучит как фраза из научной фантастики.

Память начинается в ДНК, а не только в синапсах

Команда Граффа выяснила: нейроны могут быть «открытыми» или «закрытыми» для новых знаний. Всё зависит от того, как упакована ДНК в ядре. Если генетический материал «распутан» и доступен — нейрон готов учиться. Если плотно свёрнут — он как бы говорит: «Сегодня выходной».

Оказалось, что в формировании следа памяти участвуют в первую очередь «открытые» нейроны. Их хроматин (смесь ДНК и белков) находится в активном состоянии, и они проявляют более высокую электрическую активность. По сути, учёные нашли биологический маркер готовности клетки к запоминанию.

А дальше — самое волшебное. Исследователи искусственно «приоткрыли» ДНК в нейронах мышей с помощью специальных вирусов. И что вы думаете? Грызуны стали учиться значительно лучше! А когда эксперимент повторили наоборот, «закрыв» хроматин, способность к обучению у мышей резко упала — след памяти просто не мог сформироваться. Прямо как если бы вы пытались записать фильм на кассету, которая заклеена скотчем.

Это открывает потрясающие перспективы. Можно ли создать «эпигенетический кофеин» — вещество, которое будет мягко настраивать нейроны на режим обучения?

Как резюмирует Графф: «Мы отходим от догмы, что память — это исключительно синаптическая пластичность. Теперь мы смотрим в самое ядро нейрона, на его ДНК. И это критически важно, потому что такие расстройства, как болезнь Альцгеймера или ПТСР, часто связаны именно со сбоями в эпигенетических механизмах». Получается, мы наконец-то нашли не просто механизм памяти, а возможно, и её ахиллесову пяту при болезнях.