«Думаю, в долгосрочной перспективе мы возможно сможем использовать инъекции РНК для снижения эффектов болезни Альцгеймера и посттравматических расстроств», — говорит Дэвид Гланцман (David Glanzman), ведущий автор исследования по копированию воспоминаний у морских зайцев, одного из которых биолог держит в руках
Принято считать, что долговременная память (LTM) у животных кодируется изменениями в силе синаптических связей между нейронами. Передача нервного импульса между клетками осуществляется химическим путём с помощью медиаторов или электрическим путём, посредством прохождения ионов из одной клетки в другую, при этом в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться.
Но есть и альтернативная версия, что LTM кодируется эпигенетическими изменениями. В таком случае некодирующие РНК могут служить посредником для эпигенетических изменений. Эта версия считается альтернативной, потому что до сих пор собрано мало эмпирических данных в её пользу.
Что ж, теперь эмпирические данные получены.
Группа учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе провела успешный эксперимент по передаче долговременных воспоминаний у аплизий — одного из крупнейших представителей заднежаберных моллюсков, которых также называют морскими зайцами. Передача долговременной памяти произведена путём инъекции РНК от сенсибилизированного морского зайца к остальным, которые ранее не переживали такой опыт. Но с помощью инъекции РНК они его «пережили», то есть получили идентичные воспоминания.
В процессе эксперимента морских зайцев били слабым электрическим током в район хвоста. Зайцы получили пять электрических разрядов, один раз в 20 минут, а затем еще пять с промежутком в 24 часа. Электрические разряды усиливали защитный рефлекс зайца, который он проявляет для защиты от потенциального вреда. Когда впоследствии по улиткам постукивали, то испытавшие ранее удары током сокращались для защиты примерно на 50 секунд — это тип обучения, известный как «сенсибилизация». Не получившие удара током сокращались всего на одну секунду.
Биологи извлекли РНК из нервной системы обученных морских зайцев, а также из тех, которые не получали ударов. Затем РНК из первой (сенсибилизированной) группы ввели семи зайцам, не получившим никаких ударов, а РНК из второй группы ввели представителям контрольной группы из семи других улиток, которые также не получили никаких ударов.
Учёные обнаружили, что семь зайцев, которые получили РНК от обученных улиток, вели себя так, словно сами пережили этот опыт: защитное сокращение длилось в среднем около 40 секунд. Как и ожидалось, у контрольной группы улиток не обнаружено длительного сокращения.
«Если бы долговременная память хранились на синапсах, наш эксперимент не сработал бы», — объяснил Гланцман и добавил, что морской заяц — отличная модель для изучения и памяти, потому что учёные хорошо изучили клеточную биологию этой простой животной формы, на которой традиционно ставят опыты. Клеточные и молекулярные процессы у морского зайца очень похожи на человеческие, хотя у него в центральной нервной системе около 20 000 нейронов, а у человека — около 100 млрд.
Теперь учёные доказали, что специфическое клеточное изменение, лежащее в основе сенсибилизации у морских зайцев (чрезмерная возбудимость сенсорного нейрона), может быть воспроизведено путём воздействия на сенсорные нейроны РНК от обученных животных. Эти результаты предоставляет доказательства в поддержку несинаптической, эпигенетической модели памяти у морских зайцев.
Знать механизмы формирования долговременной памяти очень важно для разработки более эффективных моделей обучения. Если долговременная память действительно программируется путём воздействия РНК от обученного животного, то можно создать более эффективные модели тренировки.
Вместо обучения тысяч объектов можно обучить единственное животное, затем взять у него РНК и произвести инъекции всем остальным животным, которым необходимо передать соответствующий опыт в долговременную память.
Кроме того, методика открывает поле для экспериментов по «стиранию» ненужных травматических воспоминаний из долговременной памяти. Например, если они приносят боль и страдания животному или вызывают его неправильное поведение, как в случае с выученной беспомощностью. Так можно эффективно «перепрограммировать» поведение живого существа для его собственного блага. Естественно, воспоминания о факте перепрограммирования тоже можно стереть.
Научная статья опубликована 14 мая 2018 года в журнале eNeuro (doi: 10.1523/ENEURO.0038-18.2018, pdf).
Автор: Анатолий Ализар
