Молекулярный таймер, отмеряющий секунды удержания мысли, нашёлся в таламусе. Рабочая память — это ментальный блокнот, который держит информацию несколько секунд, пока мы читаем, считаем или планируем. Её ёмкость ограничена, и со временем след стирается. Но что именно задаёт этот временной предел, долго оставалось загадкой.
Ответ пришёл из таламуса — подкоркового узла, который ретранслирует сигналы в кору. Там работает рецептор Gpr12, долго считавшийся «сиротским»: не было известно, что его активирует. Исследователи получили его структуру и увидели два кармана для связывания. Один — классический, другой — необычный боковой, в мембране. Оказалось, что природный ключ к этому рецептору — анандамид, липид из семейства эндоканнабиноидов.
Анандамид связывается с Gpr12 через боковой карман и запускает в таламических нейронах медленное подавление цАМФ — внутриклеточной сигнальной молекулы. Это подавление действует как песочные часы: оно длится ровно столько, сколько животное удерживает информацию в задаче. У мышей с повышенной экспрессией Gpr12 подавление сохранялось на задержках 30 и 60 секунд, а у контрольных исчезало уже после 15 секунд.
Точечная мутация в боковом кармане отменяла и подавление цАМФ, и улучшение памяти, хотя базальная активность рецептора сохранялась. После когнитивной нагрузки уровень анандамида в таламусе повышался, а уровень других липидов не менялся. Введение анандамида мышам улучшало память, но не действовало у мышей без Gpr12. У макак блокада распада анандамида тоже улучшала рабочую память, причём эффект зависел от дозы.
Это первый случай, когда молекулярный механизм напрямую связан с поведением на временных масштабах до минуты. Открытие объясняет, почему таламус поддерживает корковые представления дольше, чем сама кора: локальная продукция анандамида запускает медленное подавление цАМФ, которое действует как таймер. Боковой карман Gpr12 — готовая мишень для лекарств, улучшающих рабочую память при шизофрении, СДВГ и возрастных нарушениях.
Анандамид получил своё название от санскритского слова «ананда», означающего блаженство или радость. Это тот же липид, который активирует каннабиноидные рецепторы CB1, но в таламусе он действует на совсем другой рецептор — Gpr12 — и вместо ухудшения памяти улучшает её.
Идея молекулярного таймера, который отсчитывает секунды удержания информации, перекликается с концепцией «ментального хронометра» из романа Теда Чана «История твоей жизни», где время восприятия и памяти играет ключевую роль. В более широком смысле управление длительностью рабочей памяти напоминает технологии из «Вспомнить всё» Филипа Дика, только вместо имплантов — эндогенный липид.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.