Память формировалась вместе с системой сигнализации мозга, предполагает исследование

Способность мозга использовать лактат, побочный продукт метаболизма сахара, для поддержки нейронной сигнализации и формирования памяти, восходит к генам, которые эволюционировали задолго до появления высших когнитивных функций.

На протяжении последнего миллиарда лет или около того, генетические основы памяти и опосредованной лактатом нервной сигнализации постепенно — и по отдельности — усложнялись, прежде чем связаться, вероятно, около 500 миллионов лет назад у наших ранних предков с позвоночником.

Результаты, полученные Такаши Годжобори, Пьером Магистретти и коллегами из KAUST, помогают углубить понимание учеными систем памяти и могут помочь разработчикам лекарств в поиске новых методов лечения расстройств памяти, направленных на лактат.

«Это исследование — первая комплексная попытка изучить эволюцию генов, связанных с памятью, и мы даем эволюционное представление о возможной взаимосвязи между системой памяти и системой нейропластичности, опосредованной лактатом», — говорит Амаль Баджаффер, постдок и первый автор нового отчета.

Роль лактата в консолидации памяти впервые стала очевидной около десяти лет назад, после того как команда под руководством Пьера Магистретти, ныне директора Инициативы KAUST Smart Health, продемонстрировала, как эта сигнальная молекула активирует пути, необходимые для формирования памяти в мозге крысы.

Чтобы лучше понять эволюционные корни этого процесса, Магистретти объединился с группой Годжобори, и вместе они искали гены, связанные с памятью и опосредованной лактатом сигнализацией в мозге, у 11 различных видов — от одноклеточных организмов, таких как дрожжи, до простых животных, таких как асцидии, и более сложных существ, таких как мыши.

Из сотен различных генов памяти и лактатной сигнализации, идентифицированных у мышей, большая часть сохранилась также у дрожжей и примитивных животных, что указывает на то, что эти гены должны были возникнуть до развития каких-либо высших мозговых функций.

Эти ранние гены, вероятно, затем адаптировались, дублировались и дивергировали на протяжении лет, сначала с эволюцией многоклеточных животных, а затем с появлением мозга позвоночных. В этом процессе 13 генов стали вовлечены как в память, так и в лактатную сигнализацию, что предполагает молекулярную связь между обеими системами в ходе эволюционного усложнения мозга.

Это генетическое перекрытие в сочетании со схожими эволюционными траекториями генов, вовлеченных в обе системы, указывает на транспорт лактата как на ключевой фактор, обеспечивающий наши когнитивные способности. «Функция лактата как сигнальной молекулы в мозге может быть одной из отличительных черт, которые выделили виды, обладающие памятью, и усилили их функции памяти», — говорит Баджаффер.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.