Як формується пам'ять людини та де вона знаходиться - дослідження вчених

Ваш мозок відповідає за контроль більшості дій вашого тіла. Його можливості обробки інформації дозволяють вам навчатися, і це центральне сховище ваших спогадів. Але як формується пам'ять і де вона знаходиться в мозку? Про це пише видання RealClear Science.

Нейробіологи визначили різні ділянки мозку, де зберігаються спогади, зокрема гіпокамп в середині мозку, неокортекс у верхньому шарі мозку та мозочок в основі черепа, їм ще належить визначити, специфічні молекулярні структури в тих областях, які беруть участь у пам'яті та навчанні. Дослідження групи біофізиків, фізикохіміків і матеріалознавців показують, що пам’ять може бути розташована в мембранах нейронів.

Нейрони - це основні робочі одиниці мозку. Нейрони призначені для передачі інформації іншим клітинам і підтримки функцій організму. Зв'язки між двома нейронами, яке називається синапсом, і хімічні процеси, які відбуваються між синапсами в просторі, який називається синаптичною щілиною, відповідають за навчання та пам’ять.

Що таке мембрани?

На базовому рівні синапс складається з двох мембран: одна пов'язана з пресинаптичним нейроном, який передає інформацію, а інша - з постсинаптичним нейроном, який отримує інформацію. Кожна мембрана складається з ліпідного подвійного шару, що містить білки та інші біомолекули. 

Зміни, які відбуваються між цими двома мембранами, широко відомі як синаптична пластичність, є основним механізмом навчання та пам’яті. Вони включають зміни кількості різних білків у мембранах, а також структуру самих мембран. 

Синаптичну пластичність можна класифікувати як короткочасну, що триває від кількох мілісекунд до кількох хвилин, або довготривалу, що триває від кількох хвилин до кількох годин і більше. Хімічні процеси, які відбуваються між пресинаптичною і постсинаптичною мембранами під час короткочасної пластичності, зрештою призводять до довготривалої синаптичної пластичності.

Оскільки вчені вважають, що ці довготривалі зміни в синапсі є основним способом, за допомогою якого мозок обробляє та зберігає інформацію, дослідникам стало цікаво, чи можуть спогади зберігатися в ліпідному бішарі мембрани.

Що виявили дослідники під час електричної стимуляції ліпідного бішару?

Ми виявили, що електрична стимуляція (подібна до стимулів, що використовуються в дослідженнях мозку) простої моделі ліпідного бішару викликала довготривалі зміни. Унікальність цього результату полягала в тому, що зміни можна було викликати в простій моделі мембрани, яка зазвичай не містить нейронних білків. Більше того, довготривала пластичність зберігалася в цій моделі протягом майже 24 годин без подальшої електричної стимуляції. Це свідчить про те, що нейрональна мембрана може відповідати за зберігання пам’яті. 

Ці результати підтверджують використання ліпідного подвійного шару як моделі для розуміння молекулярної основи біологічної пам’яті. Він також може служити платформою для нейроморфних обчислень, у яких компоненти пам’яті комп’ютера моделюються за структурою та функціями людського мозку.

Нарешті, ліпідний подвійний шар також може бути потенційною терапевтичною мішенню для лікування різних неврологічних станів. Точне визначення того, де і як пам’ять зберігається в мозку, не лише революціонізуватиме наше розуміння навчання та пам’яті, це також може спрямувати розробку нових методів лікування таких захворювань, як хвороба Альцгеймера та Паркінсона.