Запомнить все: ученые нашли способы всегда оставаться в здравой памяти
Датский благотворительный фонд наградил научной премией Brain Prize сразу нескольких британских ученых: Тима Блисса из института Фрэнсиса Крика, Ричарда Морриса из Эдинбургского университета и Грэма Коллингриджа из Бристольского университета. Brain Prize ежегодно присуждается европейским исследовательским фондом мозга Греты Лундбек в Копенгагене за выдающийся вклад в развитие нейробиологии. Считается, что это одна из самых престижных в мире наград по нейробиологии. Ее вручит победителям кронпринц Дании 1 июля. Призовой фонд составляет 1 млн евро.
В ходе многочисленных исследований Блисс, Моррис и Коллингридж показали, как соединения между клетками мозга хранят воспоминания, как конкретные области мозга вовлечены в процесс формирования памяти и по каким принципам работают механизмы запоминания. Трое победителей никогда не работали совместно в одной лаборатории, однако на протяжении многих лет сотрудничали в ходе исследований.
Ученые говорят, что воспоминания изменяют мозг: эти изменения происходят в синапсах, месте контакта между двумя нейронами. В процессе экспериментов нейробиологи обнаружили, что стимуляция двух связанных нейронов может укрепить их связь. Уникальность исследования состоит в том, что все происходящие в мозге процессы рассматривались изнутри. А Грэм Коллингридж идентифицировал конкретные молекулы, участвующие в процессе запоминания, определив суть механизмов обучения и памяти. Впоследствии профессор Моррис доказал, что молекулярные системы, выявленные Коллингриджем и его коллегами, имеют решающее значение при формировании воспоминаний. Опыты на мышах показали, что когда такие системы разрушаются, грызуны испытывают проблемы с обучением, например, с освоением новых мест. Дальнейшие исследования в этой области позволят оптимизировать процессы обучения и запоминания, а также эффективно лечить связанные с этим расстройства.
Несмотря на то что Brain Prize присуждена лишь троим ученым, механизмы работы памяти изучают во многих мировых лабораториях и новейшие исследования в этой области наверняка осуществят переворот в нейробиологии. Так, недавно специалисты университета Мичигана опубликовали в журнале журнале Neuron статью, в которой описали, как работают нервные сигнальные пути головного мозга. Для этого ученые разработали нейронные зонды, позволяющие вводить в ткань головного мозга самые миниатюрные из существующих на сегодня имплантируемых светодиодов. Такие зонды позволяют регулировать и регистрировать активность отдельных нейронов и наблюдать, как изменения активности одного нейрона влияют на окружающие его клетки.
Ученые обнаружили, что воздействуя на нейроны определенным образом, можно существенно улучшить память и когнитивные способности в целом. Такие исследования станут базой для новейших способов лечения неврологических заболеваний, в первую очередь, болезни Альцгеймера. Хотя это заболевание относится к одному из самых распространенных "возрастных" недугов и является причиной деменции (так называемого старческого слабоумия), его причины и механизмы протекания до сих пор не установлены. Симптомами являются расстройство кратковременной памяти, нарушение речи и когнитивных функций.
Свой инновационный способ лечения болезни Альцгеймера и связанных с этим нарушений памяти предложила группа корейских ученых из нескольких институтов, занимающихся нейромедициной и исследованиями деятельности мозга. Нейробиологи обнаружили химическое вещество, устраняющее симптомы Альцгеймера и улучшающее работу мозга. Многочисленные эксперименты, которые проводили на мышах, подтвердили успешность такой терапии.
Препарат, оказавший столь благотворное воздействие на мозг - уже довольно известное соединение EPPS, которое используется как буферный раствор, сохраняющий кислотность при добавлении в смесь кислот. Главная причина Альцгеймера - накопление амилоидных бляшек в тканях мозга. В некоторых случаях возможно остановить образование новых белковых бляшек, но вот ликвидировать уже имеющиеся до сих пор никому не удалось.
Как выяснилось, EPPS прикрепляется к бляшкам и их измельчает, быстро преодолевая гемато-энцефалический барьер: то есть, это вещество легко усваивается. Корейские биологи также установили, что после активного разрушения бляшек у подопытных мышей повысилась способность к обучению и улучшилась память. То есть, получается, что бляшки - прямая причина симптомов болезни. Немаловажно, что никаких побочных эффектов EPPS не вызывает - по крайней мере, у мышей. Для дробления амилоидных бляшек достаточно дозы объемом от 30 до 100 мг на килограмм веса, но и доза до 2000 мг грызунам не повредила. Сейчас авторы технологии готовятся к экспериментам на людях.
А исследователи из Стэндсфордского университета улучшили память с помощью переливания крови, усовершенствовав методику, разработанную еще в 2008 году. Как показали эксперименты на мышах, пожилые особи омолаживаются благодаря вливанию крови, взятой у молодых грызунов. И самым первым признаком омоложения становится значительное улучшение памяти. Как известно, нейроны стареющего мозга утрачивают связи и начинают отмирать. Прежде всего, от старости страдает гиппокамп - часть мозга, отвечающая за переход данных из кратковременной памяти в долговременную. В результате память слабеет, мышление дает сбои. У старых мышей, получавших молодую кровь, происходит стремительный рост клеток мозга в гиппокампе. Ученые также доказали, что у старых мышей молодая кровь стимулирует деятельность генов, отвечающих за укрепление и ослабление связей между нейронами - принципиально важному для обучения и запоминания процессу.
Внесло свою достойную лепту в улучшение памяти и Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA). Технологию испытали на больных эпилепсией с уже имплантированными электродами. В процессе эксперимента исследователи записывали активность определенных зон гиппокампа, а затем на базе полученных данных разработали компьютерную программу, предсказывающую изменение активности клеток мозга. Оказалось, что при повреждении одной зоны гиппокампа можно стимулировать другую его область, тем самым сохраняя память в хорошей "форме". Имплантация электродов поможет вылечить не только травмы головного мозга военным и перенесшим инсульт, но и всем, кто теряет память в ходе естественного процесса старения.
Самый доступный и безопасный способ стимуляции памяти придумали финские ученые из Университета Йювяскюля. Они доказали, что аэробные упражнения и бег, позволяют увеличить количество нейронов в гиппокампе. В процессе экспериментов выяснилось, что наиболее высокий показатель количества новых нейронов в гиппокампе наблюдался у лабораторных крыс, которые бегали на длинные дистанции.
Их количество к концу восьмой недели было в 2-3 раза больше, чем у грызунов контрольной группы. Причем позитивный эффект обеспечивали именно бег и аэробные упражнения: другие виды физической активности столь благоприятного результата не давали. Поскольку гиппокамп участвует в процессе перехода кратковременной памяти в долговременную, повышение количества нейронов в этой части мозга, в том числе у человека, окажет положительное влияние на способность к быстрому обучению.
