Нейроны в мозге разрывают свои ДНК, чтобы записать в память негативный опыт

Известно, что в процессе жизнедеятельности в клетках происходят разрывы ДНК, которые ускоряют активацию нужных генов, но как именно и в ответ на какие стимулы это происходит — долго оставалось неясным. В 2015 году в ходе исследования in vitro ученые из Массачусетского университета выяснили, что нейроны в мозге разрывают свои ДНК в процессе обучения, чтобы высвободить гены, участвующие в создании новых нейронных связей. В новом исследовании, которое провели на мышах, ученые обнаружили, что таких разрывов происходит в 5-7 раз больше, чем ранее предполагалось, и приходятся они на области, ключевые для процесса запоминания — префронтальную кору и гиппокамп.

В ходе исследования мышей подвергали новому негативному опыту (вырабатывали условный рефлекс страха): их коротко били током по лапам, когда те входили в коробку. Затем в течение получаса за их мозгом следили, анализируя ДНК-белковые взаимодействия в нейронах. Результаты сравнили с изменениями в нейронах мышей, которых не били током.

Анализ показал, что в мозге мышей, которых подвергли негативному опыту, случилось в два раза больше двухцепочечных разрывов ДНК в нейронах префронтальной коры и гиппокампа. Эти изменения произошли довольно быстро — в течение 10-30 минут после возникновения условного рефлекса страха. При разрывах высвободились около 300 генов, из которых большая часть участвовала в синтезе новых связей между нейронами — ключевом процессе при обучении.

Кроме того, ученые обнаружили, что в формировании негативного опыта участвовали не только нейроны, но и нейроглия — вспомогательные клетки нервной ткани. Особенно много разрывов произошло в астроцитах — это тип нейроглиальных клеток, которые участвуют в обучении страху. Ученые выяснили, что гены, которые высвободились при разрывах ДНК в глии, регулировали реакцию на гормон глюкокортикоид, который выбрасывается в ответ на стресс.

В норме разрывы ДНК потом восстанавливаются, но ученые предполагают, что функция восстановления может с возрастом ослабевать, что приводит к нарушениям работы мозга и нейродегенеративным заболеваниям. 

Также по теме. Почему некоторые особенно любопытные? Дело в нейронах под таламусом. Ссылка.