Биологи всего мира совершают открытия каждую неделю, и эксперты МФТИ выбирают для вас самые интересные работы, переводя их на простой язык. В этом месяце научный сотрудник лаборатории нанобиотехнологий МФТИ Константин Шевченко представляет свежие осенние новости из мира нейробиологии.
Методы избавления от лишнего веса известны давно, но первый шаг к надежному избавлению от ненужных воспоминаний, чтобы «потерянные мысли больше не возвращались», был сделан лишь в прошлом месяце. В своей работе, опубликованной в журнале Nature, группа Харуо Касаи из Токийского университета разработала новый метод, позволяющий специфично визуализировать и стирать память у крыс.
Предложенный японскими учеными метод «синаптогенетики» является модификацией оптогентических методов. В ходе их применения клетки мозга заставляют синтезировать светочувствительный ионный канал, служащий своего рода «рубильником», который включает или выключает запуск нервного импульса. Для управления отдельными нейронами достаточно подсветить их светом нужного цвета через имплантированные светодиоды.
Целью своей работы японские ученые поставили возможность наблюдать и управлять нервными процессами не на уровне отдельных нейронов, а отдельных синапсов и дендритных шипиков. Эти небольшие выросты на мембране нервных клеток способны образовывать синаптические соединения и считаются основным клеточным коррелятом долговременной памяти.
Например, при формировании условного рефлекса с использованием звуковых стимулов дендритные шипики нейронов звуковой коры увеличиваются в размере, а их общее количество также возрастает. С помощью генно-инженерных манипуляций ученые добились специфического накопления флуоресцентного белка в недавно активированных дендритных шипиках для их визуализации, а также трансгенного белка PaRac1 в роли переключателя.
В ходе эксперимента по обучению удержанию равновесия у крыс исследователи смогли пометить лишь те дендритные шипики и нейроны моторной коры, которые были необходимы для выполнения задания. Спустя два дня после обучения, активировав светочувствительный белок PaRac1, ученые деактивировали эти клеточные структуры, в результате чего эффект обучения полностью стерся.
Таким образом, впервые была продемонстрирована возможность «увидеть» формирование памяти на клеточном уровне и успешно стереть её.