Серед безлічі нейронів лише деякі здатні запам'ятовувати, що сталося. Від інших їх відрізняє спеціальний білок, який допомагає налаштувати внутрішній скелет нейрона так, щоб він міг зберігати інформацію.
Взявши в рот якусь гидоту, ми досить швидко запам'ятовуємо, що наступного разу їсти це не можна - мозок миттєво формує зв'язок між зовнішнім виглядом і запахом поганої їжі і недвозначною реакцією шлунка. У найперший момент на харчове роздратування в мозку відгукуються безліч нейронів, проте пам'ять залишається не у всіх. Лише жменька клітин зберігає інформацію про неприємний смак і запах. Питання - чим відрізняються такі клітини від інших?
Відповідь на нього дали дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (США). Як часто буває, справа виявилася в якомусь білку під назвою CREB. Ті нейрони, в яких його рівень був підвищений, запам'ятовували поганий смак. CREBрозшифровується як cyclic-AMP-response-element-binding protein і працює він транскрипційним фактором: у відповідь на появу регуляторної молекули циклічного АМФ (cyclic-AMP) він зв'язується з певними областями в ДНК, посилюючи або послаблюючи на них транскрипцію - синтез матричної РНК. Кілька років тому Альчіно Сільва (Alcino Silva) разом з колегами показав, що саме від CREB залежить локалізація емоційної пам'яті в мигдалевидному теле - локалізація саме в сенсі окремих нейронів.
Тоді ж дослідники припустили, що цей білок служить універсальним засобом, від якого залежить, які нейрони пам'ятатимуть стимул, а які ні. Щоб перевірити свою гіпотезу, вони провели серію експериментів з мишами, яким доводилося пробувати розчин, що викликає нудоту. Неприємний смак активував острівну кору мозку, однак і тут для зберігання інформації виділялася невелика частина клітин, які, як пишуть автори роботи в Current Biology, містили в собі багато білка CREB. Мигдалевидне тіло і острівна кора досить сильно відрізняються один від одного, але молекулярний механізм, який відбирає клітини для запам'ятовування, у них схожий. Так що є всі підстави вважати, що CREB працює скрізь, де потрібно сформувати нейронний осередок пам'яті.
Клітини мозку мишей модифікували так, щоб вони синтезували модифікований CREB, з'єднаний з зеленим флуоресцентним білком. Крім того, у нейрони вводили інший ген, який надавав їм чутливість до речовини, що вимикала нейронну активність. Потім мишам давали спробувати солону воду, в яку був підмішаний ще й хлорид літію, що викликає нудоту. Зазвичай мишам смак солі подобається, проте в такому варіанті вони запам'ятовували, що від солоної води їм буде погано. Через три дні тваринам знову пропонували спробувати недобру воду. Звичайні миші уникали її пити, однак ті, у яких CREB-нейрони були вимкнені, забували негативний досвід і знову пили нудотний розчин.
Подальші експерименти показали, що CREB посилював синтез іншого білка під назвою Arc, чиї функції тісно пов'язані з цитоскелетом. Про Arc відомо, що його тим більше в тих нейронах, які найсильніше збуджуються у відповідь на стимул. Роль цитоскелета у формуванні пам'яті досліджується давно: запам'ятовування вимагає міцних нервових ланцюжків, тобто міцних міжнейронних контактів - синапсів, а міцність тих чи інших елементів клітинної архітектури залежить від білкових скелетних опор в цитоплазмі. Як приклад можна згадати торішню роботу нейробіологів з Медичного коледжу Університету Бейлора, які показали, що перетворення короткочасної пам'яті в довготривалу відбувається в тому числі завдяки цитоскелетним перебудовам. Але ось в яких саме клітинах відбудуться такі перебудови, залежить від CREB. Можливо, що і тут вся справа в синапсах; поки ж відомо лише те, що завдяки CREB і Arc запам'ятовуючі клітини робляться особливо чутливими до роздратування, і, коли миші згадували про нехороший смак води, такі нейрони проявляли активність особливо сильно. Коротко про отримані результати пише The Scientist.
Звичайно, це не єдиний молекулярний механізм, пов'язаний з пам'яттю, проте він, мабуть, включається у всіх випадках, коли мозку потрібно що-небудь запам'ятати. Надалі належить з'ясувати, як такі CREB-нейрони в різних частинах мозку співвідносяться з головними центрами пам'яті на зразок гіпокампа, а також звідки взагалі береться CREB в нервових клітинах - чи то вони з самого народження призначені для зберігання інформації, чи то CREB сам залежить від якихось зовнішніх факторів.