МОЗГ

Междисциплинарный семинар Руководитель семинара — К.В. Анохин

Рубрики

Семинары




Разгадана тайна кодирования памяти!



Главная » Исследования мозга » Разгадана тайна кодирования памяти!

Март 15, 2012

Несмотря то, что на протяжении ста лет проводятся исследования, механизм кодирования памяти в головном мозге остаётся загадкой. В процесс вовлечены сильные связи нейронных синапсов, однако синаптические компоненты недолговечны и способны сохранять лишь последние моменты жизни. Это свидетельствует о том, что синаптическая информация каким-то образом кодируется и переводится на более глубокий, более детальный молекулярный уровень. Данный вопрос рассматривался в статье, опубликованной «WordScience.org».

148 Разгадана тайна кодирования памяти!

В другой статье очередного номера журнала «PLoS Computational Biology», вышедшего в канун 8-го марта 2012-го года, анестезиолог Стюарт Хэмерофф из Аризонского университета в сотрудничестве с физиками Джеком Тусцунски и Трэвисом Крэддоком из Альбертского университета продемонстрировали предположительный механизм кодирования синаптической памяти в микротрубочках. Они являются основным компонентом структурного цитоскелета в нейронах.Микротрубочки представляют собой цилиндрический шестиугольный полимер белка тубулина. Они включают примерно 1/6 часть общего белка головного мозга. Определяя архитектуру нейронов, микротрубочки регулируют синапсы, и с помощью интерактивного тубулина обрабатывают информацию. Еще до недавнего времени всякое подобие общего кода, с помощью которого происходит подключение микротрубочек в синаптической активности, не поддавалось объяснениям.

Типовая экспериментальная модель нейронной памяти представляет собой долгосрочное потенцирование («LTP»), в котором краткосрочное предсинаптическое возбуждение переходит в длительную постсинаптическую чувствительность. В долгосрочном потенцировании важная роль принадлежит шестиугольному ферменту кальция / альфа-кальмодулин-зависимая протеинкиназа II («CaMKII»). Ионы кальция, которые входят в постсинаптические нейроны, после пресинаптического возбуждения вызывают «CaMKII», похожую строением на снежинку. Это необходимо для того, чтобы преобразовать расширение доменов киназы, которые расположены ниже и выше центральной зоны активированного «CaMKII». Приведенная в активность «CaMKII» напоминает двустороннее насекомое. Каждый домен киназы фосфорилирует субстрат и таким способом кодирует один бит синаптической информации. Систематизированные массивы битов называются байтами, которые содержат по 6 доменов киназы, размещенных на одной стороне каждого «CaMKII». Таким образом, они могут фосфорилировать и соответственно кодировать синаптические входы, установленные кальцием, в виде 6-битных байтов.

Исследователи, используя молекулярное моделирование, демонстрируют идеальную пару среди пространственных измерений — геометрической и электростатической связи «CaMKII» с шестиугольными решетками тубулиновых белков в микротрубочках. Они показывают, возможный способ как связывания доменов киназы и «CaMKII» и коллективного фосфорилирования 6-битовых байтов, приводящий к шестиугольным моделям, основанных на фосфорилированных образцах тубулина в микротрубочках. Ученым удалось вычислить огромный потенциал информации при малых затратах энергии, показывая белки, связанные с микротрубочками, и то, как в микротрубочках модели фосфорилированного тубулина могут управлять функциями нейронов, регулируя синапсы, вызывая аксональные взрывы и пересекая масштабы.

Микротрубочки и «CaMKII», которые встречаются в эукариотической биологии, очень богаты нейронами головного мозга. Они способны подключить мембраны и цитоскелет для обработки информации. Стимулирующие и декодирующие и микротрубочки могут способствовать терапевтическому вмешательству во многих патологических процессах, например при заболевании Альцгеймера, которое сопровождается разрушением микротрубочек. А также при травмах головного мозга, в случае которых деятельность микротрубочек способна удалить нейроны и синапсы.

По словам Хэмероффа, возглавившего группу авторов исследования, многие заключения неврологических документов говорят, что их выводы способны привести к пониманию механизма работы головного мозга и помочь излечить болезнь Альцгеймера, различные травмы головного мозга и прочие психические и неврологические расстройства. Это же исследование в действительности может помочь в перечисленных направлениях. Наконец- то можно взглянуть на предназначенный для памяти мозговой биомолекулярный код.


Grand Theft Auto V: A Mystery, Solved / Тайна разгадана (Трофей/Приз)