Актиновые «лавины» могут фиксировать воспоминания
Учёные из Центра теоретической биологической физики Университета Райса смоделировали механику сложной сети, которая придаёт нейронам их изменчивую структуру. Они обнаружили, что комплекс Arp2/3, вероятно, в значительной степени ответственен за «лавины», наблюдаемые в цитоскелетных сетях клеток.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, даёт новую подсказку о том, как мозг формирует и сохраняет воспоминания. Оно следует за более ранними работами, которые показали, что актиновые филаменты, контролирующие форму нейронов, могут быть ключом к формированию долговременной памяти.
Новое моделирование под руководством биофизиков Питера Уолинза, Маргарет Чонг и Герберта Левина предполагает, что цитоскелетные лавины внутри дендритных шипиков нейронов могут быть одним из способов удержания новой информации.
Актиновые сети и память
Актиновые белки собираются в нитевидные структуры (филаменты), которые образуют разветвлённые актомиозиновые сети. Согласно симуляциям, присутствие комплекса Arp2/3 (actin-related protein) критически важно для образования таких разветвлённых сетей, которые периодически «схлопываются», высвобождая напряжение.
- Когда Arp2/3 присутствует, разветвлённые сети расслабляются значительно медленнее, чем неразветвлённые.
- Лавины в сети зависят от её начальной конфигурации и истории предыдущих «схлопываний».
Аналогия с памятью
Питер Уолинз приводит аналогию с подушкой, набитой перьями (стержнями, подобными разветвлённой структуре актина):
«Если вы положите голову на подушку, вы сожмёте её, и когда позже встанете, она сохранит ту же сплющенную форму. В другой раз форма может быть иной. Таким образом, у неё есть память».
Актиновые сети сохраняют память схожим образом. Под воздействием электрохимического сигнала они претерпевают серию лавин, которые меняют форму дендритного шипика.
Герберт Левин добавляет:
«Это также похоже на землетрясения. Земля статична долгое время, а затем происходит драматическое событие, которое переконфигурирует всё. Эта новая конфигурация сохраняется надолго».
Перспективы исследований
Учёные планируют связать новые данные с более ранним исследованием о том, как актиновые филаменты стабилизируют долговременные воспоминания в прионоподобных волокнах. Следующая задача — понять, как моделировать изменение глобальной формы дендритного шипика, что является ключевым для долговременного хранения информации.