От чего зависит память и успешное обучение?

Актуальность

Когнитивная гибкость позволяет нам учиться и адаптироваться к изменениям окружающего мира, собирать и запоминать новые фрагменты информации, такие как визуальные и звуковые сигналы, отражающие наши реакции и поведение в тех или иных ситуациях.

При определенных неврологических заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, гибкость познавательных способностей снижается, вызывая изменения поведения, затруднения, путаницу, неспособность обучаться и сохранять новую информацию, например такую, как данные о пространственном расположении или имени человека. Согласно результатам недавнего исследования, проведенного под руководством ученых Университета Уорика (University of Warwick), Великобритания, память, обучаемость и когнитивная гибкость зависят от переключения функциональной активности Arc-протеина. Новое понимание когнитивных механизмов памяти, по мнению авторов работы, может расширить представления о патогенезе и терапии определенных неврологических заболеваний, в частности нейродегенеративных процессов и болезни Альцгеймера.

Материалы и результаты работы

В ходе исследования коллективом научных сотрудников под руководством доктора Марка Дж. Уолла (Mark J. Wall) установлено, что для успешного запоминания и интеграции полученного опыта в долговременную память экспрессия Arc-протеина, уровень которой нарастает по мере обучения, требует немедленной инактивации.

Ранее уже описана значимость Arc-протеина в процессах физиологической регуляции процессов запоминания и обучения, однако витальная необходимость в «отключении» экспрессии синтеза и элиминации присутствующих белковых фрагментов оставалась недооцененной. Для проверки выдвинутой гипотезы в эксперименте на лабораторных мышах с моделированной мутацией Arc-протеина, предполагающей перманентное функционирование данного белка, было установлено, что животные с описанной генетической мутацией сохраняли естественное поведение, однако демонстрировали определенные дефекты в когнитивной гибкости. Таким образом, было показано, что подобная недостаточность когнитивной пластичности, проявляющаяся в невозможности обучаться и запоминать новую информацию, может быть результатом неполного ингибирования экспрессии и продолжающегося синтеза Arc-протеина в тканях головного мозга.

Выводы

В целом результаты исследования предлагают новое понимание того, как точный временной контроль градиента активности молекул, подобных Arc-протеину, регулирует синаптическую пластичность и имеет решающее значение в механизмах познавательных возможностей. По мнению авторов, клинические исследователи могли бы использовать полученные данные для лучшего представления о нюансах процесса и разработки новых подходов в лечении пациентов с болезнью Альцгеймера, нацеливаясь на блокирование указанного протеина и выяснение механизмов, инициирующих его активное функционирование.

• University of Warwick (2018) Memory depends on protein ‘off-switch’. ScienceDaily, May 31.
• Wall M.J., Collins D.R., Chery S.L. et al. (2018) The temporal dynamics of Arc expression regulate cognitive flexibility. Neuron, May 31 [Epub. ahead of print].

Наталья Савельева-Кулик