У каждого человека время от времени случаются моменты забывчивости, особенно когда мы становимся старше. Но пожилые люди не просто испытывают трудности с запоминанием новой информации. Им также сложнее изменять эти воспоминания, когда появляются новые детали. Тем не менее, мало что известно о механизмах, лежащих в основе обновления памяти, и о том, как эти механизмы сбоят с возрастом.

Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания выявила фермент, который способствует возрастным нарушениям обновления памяти. При блокировке старые мыши лучше усваивали новую информацию и вели себя так же, как и их молодые сородичи.

Исследователи заявили, что результаты исследования, опубликованные в журнале Frontiers in Molecular Neuroscience , могут привести к разработке потенциальных терапевтических целей для улучшения когнитивной гибкости в пожилом возрасте.

«Важно понимать, что происходит на молекулярном уровне во время обновления памяти, поскольку у людей большая часть наших воспоминаний — это обновления. Мы постоянно надстраиваем то, что уже знаем, и модифицируем существующие воспоминания», — говорит Джанин Квапис, доцент кафедры биологии и старший автор статьи.

«Но никто на самом деле не пытался выяснить, идентичны ли механизмы, лежащие в основе формирования памяти и обновления памяти, или они уникальны для обновления памяти. Это шаг вперед в выяснении этого».

Когда формируется воспоминание, мозг перестраивается, чтобы сохранить это воспоминание на месте с помощью процесса, называемого консолидацией. Клетки экспрессируют белки в синапсе, промежутке между нейронами, который обеспечивает связь между нервными клетками , связывая вместе клетки, активированные при формировании воспоминания. Когда воспоминание вызывается, эти клетки затем активируются одновременно.

«Когда вам представлена ​​новая информация, вам нужно извлечь эту существующую память из хранилища и ослабить ее, чтобы она была готова принять новую информацию. Как только новая информация усвоена и эти новые нейроны включены, обновленная память закрепляется и снова сохраняется», — сказал Квапис. Квапис отметил, что этот процесс, называемый реконсолидацией, становится менее эффективным с возрастом.

В этом исследовании исследовательская группа хотела понять, почему сложнее обновлять воспоминания при нормальном старении. Если они могли бы усилить экспрессию генов во время реконсолидации, могли бы они также усилить обновление памяти?

Чтобы проверить это, они заблокировали гистондеацетилазу 3 (HDAC3), фермент, который регулирует транскрипцию генов , процесс копирования информации из сегмента ДНК в РНК, которая в конечном итоге создаст функциональный белок. Было показано, что HDAC3 отрицательно влияет на формирование памяти и экспрессию генов во время консолидации, но исследователи заявили, что его роль в реконсолидации памяти ранее не изучалась.

«HDAC3 обычно уплотняет хроматин, комплекс ДНК и белков, и затрудняет транскрипцию», — сказал Чад Смис, докторант биологии и первый автор статьи. «Если мы заблокируем эту ферментативную активность , это может помочь поддерживать более открытое состояние хроматина и улучшить экспрессию генов».

Когда HDAC3 блокировался во время фазы реконсолидации памяти, это предотвращало типичные возрастные дефициты в обновлении памяти. Старые мыши справлялись с задачей обновления памяти так же хорошо, как и их молодые коллеги.

Команда использовала методологию, называемую парадигмой объектов в обновленных местоположениях, которую Квапис разработал специально для проверки обновления памяти. Она включает в себя три фазы: сеанс обучения, где мыши изучают два местоположения идентичных объектов; сеанс обновления, где один из объектов перемещается в новое местоположение ; и тестовый сеанс, где объекты размещаются в четырех отдельных местоположениях — исходных двух учебных местоположениях, обновленном местоположении и совершенно новом местоположении.

«Мыши любят новизну, поэтому, если у них хорошая память на тренировочную сессию или сессию обновления, они будут больше исследовать новое местоположение объекта», — сказал Смис. «Но если у них плохая память, они склонны исследовать ранее изученные местоположения так же, как и новое местоположение».

Исследовательская группа заявила, что , определив молекулярные механизмы , такие как HDAC3, они надеются определить потенциальные терапевтические цели для улучшения когнитивной гибкости в пожилом возрасте.

«Если эти механизмы улучшают память при нормальном старении, они потенциально могут помочь и при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и деменция», — сказал Квапис.

Другие авторы статьи из Penn State включают Лорен Беллфи, докторанта по молекулярным, клеточным и интегративным биологическим наукам, и Чад Брансуик, докторант по программе нейронауки. Дестини Райт и София Беннетс, которые были студентами бакалавриата в Penn State во время исследования; Марк Урбан, постдокторант в Penn State во время исследования; и Гуаньхуа Шу, который был аспирантом Гарвардского университета во время исследования, также внесли свой вклад в статью.