Science Signaling: простое обучение перестраивает РНК в нейронах слизня

В среду оказалось известно о том, что недавно нейробиологи из Соединённых Штатов Америки впервые обнаружили, что даже простейшая форма обучения способна изменять химическую структуру РНК в нервных клетках живого организма.

Узнать, к чему приведут подобные типы воздействия, удалось благодаря проведению длительной и обширной серии тестов. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science Signaling.

Для экспериментов ученые выбрали калифорнийскую аплизию — морского моллюска, известного также как морской заяц. Это животное давно используется в нейробиологических исследованиях благодаря крупным нервным клеткам, которые относительно легко идентифицировать и изучать по отдельности.

В ходе эксперимента специалисты неоднократно направляли струи воды на сифон моллюска. Первоначально воздействие вызывало защитную реакцию — животное рефлекторно втягивало соответствующую часть тела.

Однако после многократного повторения безвредного раздражителя рефлекс постепенно ослабевал и в конечном итоге полностью исчезал.

Такое изменение поведения называется привыканием и представляет собой одну из наиболее простых форм обучения, при которой организм перестает реагировать на повторяющийся безопасный стимул.

Особенность нервной системы аплизии заключается в том, что за подобный рефлекс отвечает небольшая группа нейронов, каждый из которых можно точно определить.

После завершения поведенческих экспериментов исследователи извлекли нервный узел, управляющий защитным движением, и изучили содержащиеся в нем малые молекулы РНК с помощью масс-спектрометрии.

Анализ показал, что у моллюсков, привыкших к воздействию воды, происходили заметные химические изменения десятков транспортных РНК.

Эти молекулы выполняют важную функцию в процессе синтеза белков, доставляя аминокислоты к рибосомам, где происходит сборка белковых структур.

При этом ученые установили, что общее количество транспортных РНК практически не менялось. Изменения затрагивали не численность молекул, а их химические модификации.

Как выяснилось, процесс обучения сопровождался перестройкой активности ферментов, которые добавляют к транспортным РНК специальные химические метки.

Исследователи также обнаружили, что характер подобных модификаций существенно различается в нервных и ненервных тканях аплизии.

Это свидетельствует о том, что разные типы клеток обладают собственными особенностями химической организации РНК.

Неожиданным результатом стало выявление изменений в малых РНК, связанных с пищевым поведением моллюсков.

У животных, привыкших к повторяющимся раздражителям, изменялись химические модификации молекул, участвующих в процессах, связанных с кормлением.

Авторы исследования предположили, что подобная реакция может отражать естественные механизмы поведения аплизий. В природных условиях неприятные сигналы, в том числе указывающие на возможное присутствие хищника, способны подавлять пищевую активность животных.

Ученые напомнили, что калифорнийская аплизия сыграла важную роль в изучении механизмов памяти и обучения.

Именно исследования этого моллюска позволили нейробиологу Эрику Канделю продемонстрировать, что привыкание связано с ослаблением передачи сигналов между определенными нервными клетками.

За свои открытия Кандель был удостоен Нобелевской премии в 2000 году.

Впоследствии эксперименты на аплизиях помогли исследовать и другие формы памяти, включая усиление защитных реакций после неприятного воздействия и продолжительные изменения связей между нейронами.

При этом изучение химических модификаций транспортных РНК в отдельных нервных клетках млекопитающих остается значительно более сложной задачей.

Крупные и хорошо различимые нейроны аплизии позволяют проводить подобные исследования с гораздо большей точностью.

Авторы новой работы считают, что полученные результаты открывают дополнительные возможности для понимания молекулярных механизмов обучения.

По их мнению, изменения химических меток транспортных РНК могут представлять собой один из ранее недостаточно изученных процессов, сопровождающих формирование поведенческого привыкания.

В дальнейшем специалисты намерены выяснить, существуют ли аналогичные молекулярные механизмы в головном мозге человека и какую роль они могут играть при нарушениях памяти.

Напомним, в социальных сетях распространились видеоролики, в которых туристы рассказывают о расположенном на территории Приморского края специальном учреждении, где исследуют морских млекопитающих. Некоторые называют его «китовой тюрьмой» из-за издаваемых содержащимися там белухами протяжных звуков.

Ранее сообщалось, что часто занимающийся подводными сьёмками житель Приморского края Сергей Труболыс исследовал дно неподалёку от бухты Козьмина, исследуя прибрежную зону и деля фото с различными представителями местной фауны. Подробнее по теме читайте в материале Общественной службы новостей.