Среди множества нейронов лишь немногие способны запоминать, что произошло. От остальных их отличает специальный белок, который помогает настроить внутренний скелет нейрона так, чтобы он мог хранить информацию.

Взяв в рот какую-нибудь гадость, мы довольно быстро запоминаем, что в следующий раз есть это нельзя – мозг мгновенно формирует связь между внешним видом и запахом плохой еды и недвусмысленной реакцией желудка. В самый первый момент на пищевое раздражение в мозге отзываются множество нейронов, однако память остаётся не у всех. Лишь горстка клеток хранит информацию о неприятном вкусе и запахе. Вопрос – чем отличаются такие клетки от остальных?

Среди множества нейронов, реагирующих на стимул, лишь некоторые сохраняют память о нём. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)

Лишь некоторые нейроны (окрашены зелёным) в островковой коре мыши синтезировали белок CREB, определяющий их роль в процессе запоминания. (Фото Yoshitake Sano / University of California, Los Angeles.)

Ответ на него дали исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Как часто бывает, дело оказалось в некоем белке под названием CREB. Те нейроны, в которых его уровень был повышен, запоминали плохой вкус. CREBрасшифровывается как cyclic-AMP-response-element-binding protein и работает он транскрипционным фактором: в ответ на появление регуляторной молекулы циклического АМФ (cyclic-AMP) он связывается с определёнными областями в ДНК, усиливая или ослабляя на них транскрипцию – синтез матричной РНК. Несколько лет назад Альчино Сильва (Alcino Silva) вместе с коллегами показал, что именно от CREB зависит локализация эмоциональной памяти в миндалевидном теле – локализация именно в смысле отдельных нейронов.

Тогда же исследователи предположили, что этот белок служит универсальным средством, от которого зависит, какие нейроны будут помнить стимул, а какие нет. Чтобы проверить свою гипотезу, они провели серию экспериментов с мышами, которым приходилось пробовать раствор, вызывающий тошноту. Неприятный вкус активировал островковую кору мозга, однако и здесь для хранения информации выделялась небольшая часть клеток, которые, как пишут авторы работы в Current Biology, содержали в себе много белка CREB. Миндалевидное тело и островковая кора довольно сильно отличаются друг от друга, но молекулярный механизм, отбирающий клетки для запоминания, у них схож. Так что есть все основания полагать, что CREB работает везде, где нужно сформировать нейронную ячейку памяти.

Клетки мозга мышей модифицировали так, чтобы они синтезировали модифицированный CREB, соединённый с зелёным флуоресцентным белком. Кроме того, в нейроны вводили другой ген, который придавал им чувствительность к веществу, выключавшему нейронную активность. Затем мышам давали попробовать солёную воду, в которую был подмешан ещё и хлорид лития, вызывающий тошноту. Обычно мышам вкус соли нравится, однако в таком варианте они запоминали, что от солёной воды им будет плохо. Спустя три дня животным снова предлагали попробовать нехорошую воду. Обычные мыши избегали её пить, однако те, у которых CREB-нейроны были выключены, забывали негативный опыт и снова пили тошнотворный раствор.

Дальнейшие эксперименты показали, что CREB усиливал синтез другого белка под названием Arc, чьи функции тесно связаны с цитоскелетом. Про Arc известно, что его тем больше в тех нейронах, которые сильнее всего возбуждаются в ответ на стимул. Роль цитоскелета в формировании памяти исследуется давно: запоминание требует прочных нервных цепочек, то есть прочных межнейронных контактов – синапсов, а прочность тех или иных элементов клеточной архитектуры зависит от белковых скелетных опор в цитоплазме. В качестве примера можно вспомнить прошлогоднюю работу нейробиологов из Медицинского колледжа Университета Бейлора, которые показали, что превращение кратковременной памяти в долговременную происходит в том числе благодаря цитоскелетным перестройкам. Но вот в каких именно клетках произойдут такие перестройки, зависит от CREB. Возможно, что и тут всё дело в синапсах; пока же известно лишь то, что благодаря CREB и Arc запоминающие клетки делаются особенно чувствительными к раздражению, и, когда мыши вспоминали о нехорошем вкусе воды, такие нейроны активничали особенно сильно. Коротко о полученных результатах пишет The Scientist.

Конечно, это не единственный молекулярный механизм, связанный с памятью, однако он, по-видимому, включается во всех случаях, когда мозгу нужно что-нибудь запомнить. В дальнейшем предстоит выяснить, как такие CREB-нейроны в разных частях мозга соотносятся с главными центрами памяти вроде гиппокампа, а также откуда вообще берётся CREB в нервных клетках – то ли они с самого рождения предназначены для хранения информации, то ли CREB сам зависит от каких-то внешних факторов.