Нервные клетки восстанавливаются – это уже доказано. Но утрачиваем ли мы часть воспоминаний вместе с отмирающими нейронами? Ответ на этот вопрос попробуют найти ученые Томского государственного университета.
Более года в НИИ биологии и биофизики ТГУ работает лаборатория нейробиологии: ее сотрудники изучают процессы нейрогенеза (восстановления набора нейронов в мозге) у животных. Большое значение уделяется не только самому процессу, но и разработке методов его прижизненной визуализации. Еще один интересный аспект работы – роль новых нейронов в долговременной памяти. Этой темой сейчас занимается один из молодых сотрудников лаборатории Николай Немирович-Данченко (в 2015 году Николай получил на реализацию инициативного проекта грант Фонда им. Д. И. Менделеева ТГУ).
– Нейрогенез и частичное обновление нейронального состава происходят во многих отделах мозга, причем кое-где (в обонятельной луковице) это обновление достигает 80% или даже происходит полное замещение, – рассказывает Николай. – А эти области участвуют в когнитивной (познавательной) деятельности. Полученная информация может быть необходима животному, чтобы избежать стресса или опасности. Но если нейроны гибнут, а на их место приходят новые, то логично предположить, что знание должно исчезать вместе с погибшими нейронами. Мы предполагаем, что в мозге возможна трансляция памяти со старых нейронов на новые.
Так ли это и как протекает такая «передача эстафеты» – именно на этот вопрос ищут ответ молодые исследователи в рамках проекта по изучению роли новых нейронов в долговременной памяти.
С чисто физиологической точки зрения запоминание информации происходит за счет меняющихся свойств синапсов (контактов между нейронами). На участках, где активно идет нейрогенез и где уже существуют связи между нейронами, может происходить постепенная замена синапсов. Новый нейрон встраивается в сеть, на место погибшего «собрата». И благодаря синапсам происходит передача модификации нейрона со старой клетки на новую.
– В нашем эксперименте мы обучали мышей различать два разных запаха, которые они в норме не различают. Успешное обучение подкреплялось пищевым способом – кусочком шоколада. В связи с процессом обучения повышается активность нейронов в обонятельной луковице, а это участок, где обновление клеточного состава происходит постоянно. Идея эксперимента проста: уровень возбудимости нейронов в результате обучения сейчас повышен, но какой будет ситуация позже, спустя какое-то время, когда произойдет замена старых нейронов новыми? – рассказывает Николай.
Молодой ученый поясняет, что работа по проекту разделена на несколько частей. Процесс обучения мышей уже завершен, а исследователи выяснили, какие именно нейроны меняют свой уровень возбудимости при когнитивной деятельности. Еще одной группе животных ввели специальный маркер, который покажет поведение новых нейронов в сети – будет ли повышен уровень возбудимости этих клеток по примеру погибших. В эксперименте участвуют 60 мышей, воспитанием и изучением которых занимаются девять исследователей.
– У нашей работы есть прикладные цели, хотя и очень отдаленные, – говорит Николай. – При различных патологиях процесс гибели нейронов может значительно опережать их восстановление. В лаборатории нейробиологии НИИ ББ мы изучаем, как происходит нейрогенез – эти новые знания можно применять в терапевтических стратегиях. А получится ли контролировать восстановление не просто нейронального состава, а уже «обученной» нейросети? Как сохранять долговременную память в условиях нейрогенеза? Мы надеемся найти ответы на эти вопросы.