Нейробиология уже идентифицировала разные области мозга, где хранятся воспоминания, такие как гиппокамп в средней его части, неокортекс в верхнем слое и мозжечок в основании черепа, им еще предстоит идентифицировать определенные молекулярные структуры в тех областях, которые связаны с памятью и обучением.

Исследования группы биофизиков, физиков-химиков и материаловедов предположила, что память должна находится в мембранах нейронов.

Нейроны известны, как главные рабочие единицы мозга и их главное назначение – передача информации клеткам организма, благодаря чему, тот функционирует.

Соединение между двумя нейронами, называемое синапсом, а химические процессы, происходящие между синапсами, в пространстве, называемом синаптической щелью, отвечает за обучение и память.

На более фундаментальном уровне синапс состоит из двух мембран: одна связана с пресинаптическим нейроном, который передает информацию, а другая связана с постсинаптическим нейроном, который получает информацию.

Каждая мембрана состоит из двойного липидного слоя, содержащего белки и другие биомолекулы.

Изменения, происходящие между этими двумя мембранами, широко известные как синаптическая пластичность, являются основным механизмом обучения и памяти.

К ним относятся изменения количества различных белков в мембранах, а также структура самих мембран.

Синаптическая пластичность может быть классифицирована как краткосрочная, длящаяся от миллисекунд до нескольких минут, или долгосрочная, длящаяся от минут до часов или дольше.

Химические процессы, происходящие между пресинаптической и постсинаптической мембранами при кратковременной пластичности, в конечном итоге приводят к долговременной синаптической пластичности.

«Поскольку ученые считают, что основной способ обработки и хранения информации мозгом — это долгосрочные изменения в синапсах, мы задались вопросом, может ли память храниться в липидном бислое мембраны», — рассказывают авторы исследования из Университета Теннесси в журнале «Наука».

Мы обнаружили, что электрическая стимуляция модели простого липидного двойного слоя — мало чем отличающаяся от стимуляции, используемой в исследованиях мозга — может вызвать долгосрочные изменения, что сделало этот результат уникальным, так это то, что мы смогли произвести изменения в нашей простой модели мембраны без нейронных белков, обычно связанных с ней.

Кроме того, долговременная пластичность сохранялась в нашей модели в течение почти 24 часов без какой-либо дополнительной электрической стимуляции.

Это говорит о том, что нейронная мембрана может отвечать за хранение памяти.

Наши результаты подтверждают использование липидного двойного слоя в качестве модели для понимания молекулярной основы биологической памяти.

Он также может служить платформой для нейроморфных вычислений, в которых компоненты памяти компьютера моделируются по структуре и функциям человеческого мозга.

Наконец, липидный бислой также может быть потенциальной терапевтической мишенью для лечения различных неврологических состояний. Выяснение того, где и как в мозгу хранится память, не только изменит наше понимание обучения и памяти, но и поможет в разработке новых методов лечения таких болезней, как болезни Альцгеймера и Паркинсона.