Коли нейронам потрібно щось запам'ятати, в їх ДНК з'являються розриви, які активують гени, що зміцнюють міжнейронні зв'язки.
Коли мозок запам'ятовує щось нове, між його нейронами формуються нові міжнейронні сполуки - синапси. Без нових синапсів не буде новий нейронних ланцюжків, а без нових нейронних ланцюжків інформація в мозку не втримається. Точно так само для того, щоб пам'ять залишилася надовго, ці синапси повинні бути досить міцними.
І для того, щоб синапси сформувалися, і для того, щоб зробити їх міцнішими, нейронам потрібно активувати певні гени. Кілька років тому ми писали, що ці гени активуються при подвійних розривах в ДНК, коли у молекули рвуться відразу обидва ланцюги. Взагалі кажучи, розривів у ДНК бути не повинно, і у клітини є спеціальні молекулярні апарати, які стежать за цілісністю ДНК. Але в деяких випадках без розривів, мабуть, не обійтися.
Співробітники Массачусетського технологічного інституту, які це виявили, ставили експерименти на клітинних культурах, тобто на нейронах, які живуть в лабораторному посуді в живильному середовищі. У недавній статті в PLoS ONE вони описують нові досліди, які ставили вже на мишах. Тварин садили в клітку, де їх злегка били струмом по лапах - так миші запам'ятовували, що з цією кліткою пов'язані неприємності. Для порівняння в ту ж клітку садили інших мишей, яких струмом не били, і тому ніяких спеціальних неприємних спогадів у них не з'являлося.
Протягом півгодини після того, як миші побували в електроклітині, в ДНК їх нейронів з'являлися подвійні розриви - їх було вдвічі більше ніж у тих, кого струмом не били. Причому особливо багато розривів з'являлося в нейронах гіпокампа і префронтальної кори - двох областей мозку, які відіграють головну роль у запам'ятовуванні різних життєвих обставин, в тому числі і неприємних. Розриви в ДНК підвищували активність понад 100-150 генів, які тією чи іншою мірою регулюють силу синапсів.
Пошкодження в ДНК мали місце не тільки в нейронах, а й в астроцитах- службових клітинах, які, втім, не тільки підтримують і живлять нейрони, а й прямо впливають на нейронні імпульси. Відомо, що астроцити теж беруть участь у запам'ятовуванні неприємних подій. Також відомо, що астроцити чутливі до глюкокортикоїдів - гормонів, рівень яких підвищуються при стресі. Дослідники показали, що розриви в ДНК астроцитів залежать від якраз від глюкокортикоїдних сигналів: якщо рецептори до гормонів відключали, то розривів у ДНК з'являлося набагато менше. Можна припустити, що, відчувши стрес, астроцити рвуть ДНК і тим самим активують свої гени, які допомагають сформувати пам'ять нейронам (які заради того ж рвуть свою ДНК).
Проте, незважаючи на нові результати, потрібні додаткові докази того, що нейрони і астроцити рвуть ДНК заради пам'яті. Наприклад, добре було б цілеспрямовано відключити механізм, який вносить в нейронну ДНК розриви, і подивитися, чи не погіршиться після цього у мозку пам'ять.