Почему одни воспоминания остаются с человеком на десятилетия, а другие исчезают уже через несколько дней? Учёные нашли неожиданного участника этого процесса. Белок тау, который обычно связывают с болезнью Альцгеймера, оказался необходим не для самого запоминания, а для превращения свежих впечатлений в долговременную память. Без него мозг всё ещё способен учиться, однако новые знания гораздо быстрее забываются.
Исследование провели на мышах. Полученные результаты нельзя напрямую переносить на человека, однако они помогают лучше понять, почему при некоторых формах деменции человек ещё может усваивать новую информацию, но вскоре перестаёт её помнить.
Исследователи изучали так называемую долговременную память, то есть воспоминания, которые удаётся восстановить спустя несколько дней или недель после события. Оказалось, что белок тау почти не влияет на первоначальное обучение или воспоминания, возникающие сразу после нового опыта. Главная роль проявляется позже, когда мозг закрепляет информацию и делает её устойчивой.
Ключевыми участниками процесса оказались энграммные клетки. Так называют небольшую группу нейронов, которые сохраняют физический след каждого воспоминания. Когда человек или животное получает новый опыт, мозг не записывает его во все клетки сразу. Вместо этого он выбирает ограниченное число нейронов, которые и становятся носителями конкретного воспоминания.
Авторы выяснили, что именно на этом этапе начинает работать тау. Белок помогает определить, какие клетки войдут в состав будущей энграммы. От правильного выбора зависит, насколько прочным окажется воспоминание.
Исследование показало ещё одну важную функцию тау. Во время обучения в мозге одновременно активируются множество нейронов, однако далеко не все должны участвовать в записи нового опыта. Белок подавляет лишнюю фоновую активность — своеобразный нейронный шум, — благодаря чему в формировании памяти участвует только нужная группа клеток.
В результате след воспоминания получается более чётким и устойчивым. Если шум становится слишком сильным, к процессу подключаются лишние нейроны, а сформированная энграмма оказывается менее точной и быстрее теряет устойчивость.
Учёные также выяснили, какой механизм лежит в основе этого эффекта. Во время обучения часть молекул тау подвергается фосфорилированию. Так называют присоединение небольшой фосфатной группы, которая меняет свойства белка и позволяет ему регулировать работу энграммных клеток.
Сам термин «фосфорилирование тау» давно известен специалистам по болезни Альцгеймера, однако обычно его связывают с патологией. При заболевании белок получает слишком много фосфатных групп, меняет структуру, начинает слипаться и образует характерные клубки внутри нейронов. Новая работа показывает, что небольшое и строго контролируемое фосфорилирование, наоборот, представляет собой нормальную часть работы здорового мозга.
Что еще важно, даже при отсутствии тау сами энграммы не исчезали полностью. Когда учёные искусственно активировали нужные энграммные клетки, воспоминание удавалось восстановить.
Получается, проблема заключается не в исчезновении памяти как таковой. Скорее мозг теряет возможность самостоятельно добраться до нужной записи. В обычной жизни роль подсказок выполняют знакомые лица, запахи, звуки, окружающая обстановка и другие сигналы, запускающие воспоминания. По всей видимости, тау помогает связать подобные сигналы с соответствующей энграммой. Без этого механизма информация остаётся в мозге, но естественные подсказки уже не способны её вызвать.
Работа также позволила лучше понять, почему болезнь Альцгеймера так сильно влияет на память. Когда патологические формы тау присутствовали в энграммных клетках ещё во время обучения, они мешали формированию новых воспоминаний. Если изменения возникали позже, уже после закрепления информации, нарушалось не само хранение памяти, а её последующее воспроизведение.
Оба варианта сопровождались изменённой активностью мозга. Авторы считают, что нарушения памяти при деменции могут возникать не только потому, что воспоминания разрушаются. Не менее важную роль могут играть сбои в системе, которая организует доступ к уже сохранённой информации.
Результаты исследования предлагают по-новому взглянуть на белок тау. Долгое время его рассматривали главным образом как одну из причин этого заболевания. Новая работа показывает, что в здоровом мозге он выполняет важную физиологическую функцию: помогает отбирать клетки для хранения нового опыта, снижает уровень нейронного шума и связывает внешние сигналы с механизмами извлечения долговременных воспоминаний.
Теперь исследователям предстоит проверить, насколько обнаруженный механизм характерен для человеческого мозга. Если дальнейшие работы подтвердят полученные результаты, они помогут точнее понять, что именно нарушается при деменции, и, возможно, предложат новые подходы к сохранению памяти на ранних стадиях заболевания.