При формировании памяти связи нейронов не только усиливаются, но и ослабевают. Это делает их работу более точной
Новые приборы позволяют нейробиологам все глубже проникать в тайны памяти.
Исследователи Юго-Западного медицинского центра США показали, что связи между одним набором активированных нейронов в мозге грызунов усиливаются в процессе формирования воспоминаний, а в другом ослабевают. Результаты исследования, противоречащие традиционным представлениям о работе мозга, дают ключ к разгадке тайны обучения и памяти — процессов, которые нарушаются при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, шизофрения и аутизм.
«Это исследование доказывает, что механизмы, лежащие в основе формирования памяти в гиппокампе, не так просты, как считалось ранее. Дело не только в укреплении связей», — говорит соавтор работы Брэд Пфайффер.
Гиппокамп, часть головного мозга в форме морского конька, давно признан основной областью мозга, формирующей память. Десятилетия исследований показали, что переживания, которым подвергаются животные, заставляют нейроны гиппокампа посылать друг другу сигналы и изменяют силу связей (синапсов) между нейронами.
Чтобы лучше понять работу нейронов, нейробиологи воспользовались новой технологией — «кальций-модулированным фотоактивируемым ратиометрическим интегратором» (CaMPARI). Этот прибор заставляет нейроны светиться зеленым цветом до тех пор, пока они не активируются во время опыта. После активации — нейроны светятся красным. Во время опыта они постоянно переключаются с зеленого на красный цвет, и исследователи могут идентифицировать нейроны, которые участвуют в формировании памяти.
Исследователи использовали CaMPARI на нейронах гиппокампа живых крыс. Затем крысам предлагалось исследовать дорожку, в конце которой находилось шоколадное молоко. Когда через некоторое время исследователи взяли образцы мозга животных, около трети измененных нейронов светились красным цветом, что свидетельствовало об их активации в результате полученного опыта.
Эти активированные нейроны были распределены практически поровну между двумя популяциями — поверхностными и глубокими нейронами, названными так по их физическому расположению в гиппокампе мозге. Однако когда исследователи изучили синапсы, образовавшиеся в этих двух популяциях нейронов, они обнаружили явные различия: В то время как связи между активированными поверхностными нейронами усиливались, связи между активированными глубокими нейронами ослабели. Исследователи подтвердили эти выводы на живых крысах, изучив данные, полученные с помощью электродов, вживленных в их мозг.
Но разделение между поверхностными и глубинными нейронами не только в том, глубинные взаимодействует слабее. Оказалось, что импульсы глубинных нейронов имеют меньший разброс по точности.
Соавтор работы Ленора Волк говорит: «Ослабление связей между глубокими нейронами может отражать не глобальное ослабление синапсов, а синаптическую "доводку" нейронов, наиболее важных для кодирования памяти».
Исследователи планируют продолжить изучение этого явления как на здоровых животных, так и на моделях заболеваний, влияющих на обработку информации и память.