Как молекулы формируют память: удивительное открытие учёных

Ум в действии: молекулы, которые могут запоминать! 🧠✨

20 мая 2025 года — недавние исследования ученых из Университета Линчёпинга в Швеции открыли весьма интригующий механизм, при помощи которого молекулы в нашем мозге способны «помнить» и, как следствие, оказывать влияние на процесс обучения. Это открытие может изменить наше понимание нейробиологии и механизмов памяти.

Запоминающий механизм мозга

Наше умение обучаться и формировать воспоминания — это настоящая суперспособность, не правда ли? 💪🧠 Процессы, ответственные за эту удивительную способность, происходят на клеточном уровне и заключаются в перестройке связей между нейронами. Эти связи называются синапсами, и они могут как укрепляться, так и ослабляться в течение жизни. Процесс, благодаря которому это происходит, называется синаптической пластичностью.

Кальциевые ионные каналы и их роль

В рамках этой синаптической пластичности ключевую роль играют молекулы, относящиеся к классу кальциевых ионных каналов. Ученые давно изучают их влияние на работу нервной системы, и вот теперь они приблизились к разгадке одной из главных тайн.

«Я хочу раскрыть тайную жизнь этих ионных каналов. Они выполняют очень важные функции, регулируя передачу сигналов между нейронами. Но помимо этого, эти молекулы обладают своеобразной памятью и могут удерживать в себе информацию о предыдущих нервных сигналах» — говорит руководитель исследования Антониос Пантазис.

Важный осевое молекулы

В центре внимания ученых оказался ионный канал CaV2.1, самый распространенный среди кальциевых ионных каналов в нашем мозге. Эти каналы находятся в синапсах, на концах нейронов, и, как только на них влияет электрический сигнал, они открываются и запускают процесс высвобождения нейромедиаторов.

Однако длительная электрическая активность приводит к уменьшению числа открывающихся каналов CaV2.1, что, в свою очередь, снижает эффективность передачи сигналов. Представьте, как если бы каналы из-за усталости «забывали» предыдущие сигналы и становились менее восприимчивыми к новым. 🤯

Открытие нового механизма памяти

Учёные из Линчёпинга обнаружили, что эти ионные каналы представляют собой сложные молекулы, состоящие из множества взаимосвязанных частей, которые могут двигаться на фоне поступающих электрических сигналов. В результате своей работы исследователи установили, что ионные каналы способны принимать до 200 различных форм, в зависимости от силы и продолжительности сигнала. Это действительно сложная молекулярная машина! 🔬

«В процессе длительной электрической активности важная часть молекулы может отсоединяться от ворот канала, что похоже на разрыв сцепления в машине. В результате ионный канал не может открываться. При большом количестве сигналов, переданных за достаточное время, большинство каналов могут переключаться в «состояние расцепленной памяти» на несколько секунд» — поясняет Пантазис.

Как это связано с обучением?

Но как же это «память» в течение нескольких секунд может влиять на наше обучение на протяжении всей жизни? 🕰️ Учёные полагают, что эта форма коллективной памяти, накопленная в ионных каналах, может со временем влиять на прочность связи между нейронами. Эта связь, в свою очередь, может привести к изменениям в принимающем нейроне, которые могут длиться часами или даже днями. Поэтому, по мере накопления «памяти» на молекулярном уровне, мы получаем гораздо более долгосрочные изменения, которые способствуют обучению.

«Таким образом, «память», которая сохраняется в течение нескольких секунд в одной молекуле, может внести свой вклад в более обширные механизмы памяти человека, которые сохраняются на протяжении всей жизни» — подводит итог Антониос Пантазис.

Перспективы применения

Расширение нашего понимания работы кальциевых ионных каналов имеет огромный потенциал для будущего. 🧬 Здесь можно думать о лечении различных заболеваний. Ген, ответственный за производство канала CaV2.1, известен как CACNA1A, и его вариации могут быть связаны с редкими, но серьезными неврологическими расстройствами, часто передающимися по наследству.

Знание структуры и работы этих каналов может стать полезным ресурсом при разработке новых лекарств, способных нацелиться именно на их уязвимые участки. «Наша работа позволяет говорить о том, на какую часть белка следует воздействовать при разработке новых препаратов» — резюмировал исследователь.

В заключение

Таким образом, новое исследование открывает окрыляющие перспективы в изучении того, как самые маленькие молекулы в нашем мозге не просто исполняют роль передатчиков сигналов, но и могут хранить информацию, влияя на наше обучение и развитие памяти. Это лишь начало захватывающего пути к пониманию работы нашего разума. Пусть наука и дальше открывает перед нами свои тайны! 🌟