Где у нейронов прячется память

Работающий нейрон не обязательно запоминает всю информацию, которая проходит через него. Чтобы это произошло, должны совпасть между собой активности разных частей нервной клетки – её тела и дендритных отростков.

Нам со школы известно, что нейрон состоит из тела клетки и отростков, называемых дендритами и аксонами. Дендритов у нейрона может быть много и они сильно ветвятся, с их помощью нейрон собирает импульсы от других клеток. Аксон же один, и по нему сигнал уходит от нейрона к соседям. Кажется очевидным, что электрохимическая активность тела клетки и её отростков должна быть одинакова, что импульс должен распространяться по мембране по всем частям нейрона.





Однако, как выяснили исследователи из Северо-Западного университета (США), активность дендритов может не совпадать с активностью тела клетки, к которому они прикреплены. Более того, совпадение или несовпадение их активностей играет важную роль в запоминании и обработке информации. Марк Шеффилд (Mark E. J. Sheffield) и Дэниэл Дамбек (Daniel A. Dombeck) экспериментировали с так называемыми нейронами места в гиппокампе, которые хранят в себе карты окружающего пространства (напомним, что за нейроны места в этом году дали Нобелевскую премию по медицине и физиологии). Подопытного грызуна пускали в лабиринт, который он мало-помалу выучивал, одновременно исследователи следили за активностью его навигационных нейронов.

Оказалось, что дендриты не всегда «активничают» одновременно с телом клетки. Активность дендритов сопряжена с запоминательными задачами, тогда как тело клетки само по себе работает тогда, когда нужно отреагировать на какую-то воспринятую информацию. Иными словами, восприятие и обработка не тождественны запоминанию-вспоминанию – нейрон просто реагирует на то, что увидел глаз, но это не обязательно отложится в памяти. Но, если активность дендритов и тела клетки синхронизируется, то включится функция памяти, и от того, насколько хорошо совпала активность в разных частях нейрона, зависит качество воспоминания – например, насколько хорошо грызун вспомнит тот или иной кусок лабиринта. Результаты экспериментов авторы работы опубликовали в Nature, коротко о них пишет MedicalXpress.

Раньше считалось, что в нервных клетках обработка информации неотделима от её запоминания, и наоборот. То есть, если нейрон пропускал через себя какой-то импульс, то информация неизбежно откладывалась в памяти, и потом вспоминание вызывало точно такую же активность, что и при восприятии раздражения. Однако, как видим, в нейроне есть своеобразное «разделение труда»: какую-то текущую работу он может выполнять, не запоминая, если же требуется операция с памятью, то активность тела клетки должна совпасть с активностью дендритов.  

Это можно сравнить с тем, как человек выполняет некую рутинную работу, бездумно работая руками, однако, если требуется какая-то нестандартная манипуляция, или если что-то нужно запомнить на будущее, то тогда «включается» мозг и начинает внимательно следить за нашими действиями. Только у нейронов роль мозга (хотя такое сравнение можно сделать лишь с очень большой натяжкой) играют дендриты и синхронизация активности между ними и телом клетки. В перспективе полученные результаты должны помочь нам глубже понять природу памяти, а заодно то, как её можно защитить при психоневрологических заболеваниях.