Спогади не статичні і рухаються мозком: дослідження вчених

Наші спогади складаються у мозку, як у величезній картотеці. Але картки у фізичному сховищі можна перекладати з місця на місце. Нове дослідження на мишах показує, що і наш мозок може бути здатний "перекладати" інформацію, оскільки з плином часу пам'ять переносять різні групи нейронів.

Відео дня

Як пише видання Live Science, історично нейробіологи вважали, що спогади про місця та особливості нашого безпосереднього оточення кодуються особливими "клітинами місця". Ці клітини, розташовані в ключовому центрі пам'яті, званому гіпокампом, активуються, коли ссавець потрапляє у певне середовище, якому вони відповідають. Наприклад, коли ви підходите до дверей знайомого будинку або до улюбленого фонтану посеред парку. Вважалося, що активація цих клітин місця діє як свого роду записана у мозок карта, кодуючи довгострокові спогади про конкретні місця, і навіть забезпечуючи навігацію.

"У 1960-х і 1970-х роках ми, по суті, вважали, що [просторові] спогади кодуються певними нейронами в мозку", – сказав старший автор дослідження Деніел Домбек, професор і головний дослідник нейробіології Північно-Західного університету. Проте, за його словами, в останнє десятиліття це уявлення похитнулось.

У 2013 році в журналі Nature Neuroscience вийшла стаття, яка викликала суперечки та "вразила всіх", сказав Домбек. У дослідженні використовувалися нові методи вивчення клітин гіпокампу мишей, і вони продемонстрували, що уявлення мозку про місця було не таким стабільним, як вважалося раніше. Деякі клітини послідовно активувалися, коли мишей знову і знову повертали в лабіринт, але загалом група активних нейронів коливалася. Замість того, щоб бути статичною "ментальною картою", ці просторові уявлення змінювалися протягом кількох тижнів експерименту.

Це явище отримало назву "дрейф гіпокампальних уявлень", але ця ідея зустріла деякий опір. Деякі вчені задавалися питанням, чи пов'язані зміни в активності мозку зі змінами в навколишньому середовищі мишей. Вчені припускали, що, можливо, запахи або звуки в лабіринті розрізнялися між раундами експерименту, чи гризуни рухалися лабіринтом повільніше або швидше в кожному раунді.

У своєму новому дослідженні, опублікованому 23 липня в журналі Nature, Домбек та його команда вирішили взяти під контроль ці неконтрольовані змінні, використовуючи віртуальну реальність та мініатюрну бігову доріжку. У кожному раунді експерименту мишей поміщали на бігову доріжку, оточену екранами. Подібно до контролера відеоігор, бігова доріжка служила провідником, за яким миші досліджували віртуальний лабіринт. Віртуальний простір, в якому вони пересувались, був щоразу однаковим. Потім команда могла безпосередньо порівнювати випробування, в яких миші бігли з однаковою швидкістю, усуваючи цю варіабельність.

На додачу на ніс кожного гризуна поміщали конус, щоб вводити той самий запах під час кожного раунду. А у фоновому режимі їм відтворювали білий шум для нормалізації слухового сприйняття.

Поки миші переміщалися віртуальним лабіринтом, дослідники в режимі реального часу відстежували активність клітин їхнього гіпокампа. Для цього вони відкрили фізичне вікно в мозок та ввели речовину, яка світилася при активації мозкових клітин. Потім вони могли спостерігати це світіння під мікроскопом. Домбек зазначив, що ця установка не обмежує тривалість життя лабораторних мишей, тому експеримент можна було проводити знову та знову протягом дослідження.

"Я був впевнений, що, контролюючи середовище так суворо, ми зменшимо цей дрейф репрезентації. Я був упевнений, що спогад виглядатиме більш стабільним із плином днів, але ми цього не виявили", – поділився вчений із виданням Live Science

Дослідники помітили, що лише невелика підгрупа клітин – близько 5-10% від зареєстрованих – поводилася як звичайні нейрони місця, постійно активуючись у кожному раунді. Ці стабільні клітини були найбільш збудливими в цілому, тобто вони з більшою ймовірністю активувалися у відповідь на стимул. Фактично, дослідники могли передбачити, які клітини з найменшою ймовірністю дрейфуватимуть, ґрунтуючись на рівні їх збудливості. У той же час, менш збудливі клітини були набагато схильнішими до дрейфу.

Але чому відбувається цей дрейф? "Можливо, це механізм, який мозок використовує для поділу дуже схожих спогадів на окремі спогади, щоб ми могли отримати доступ до них пізніше", – припустив Домбек. Таким чином, хоча ви можете неодноразово повертатися в те саме місце — на роботу, до школи або улюбленого парку — ви, тим не менше, можете подумки відділяти одне від одного різні відвідування. Іншими словами, дрейф може бути способом мозку відстежувати перебіг часу, сказав він.

Домбек припустив, що цей тип дрейфу зачіпає епізодичні спогади в цілому, які оповідають про конкретні особисті переживання, що відбулися у певних місцях та у певний час. Інші види пам'яті, такі як рухова пам'ять про вивчені рухові навички, можуть бути представлені в мозку по-іншому.

Варто зазначити, що описане дослідження все ж мало кілька обмежень. По-перше, метод реєстрації активності мозку, використаний у роботі, охоплював лише частину клітин гіпокампу миші — можливо, 1% від сотень тисяч нейронів. Однак, ґрунтуючись на попередніх дослідженнях, команда припускає, що в гіпокампі відбуваються аналогічні процеси.

Крім того, дослідження на мишах не гарантують, що їхні результати можна повноцінно перенести на людей. Однак Домбек заявив, що, на його думку, процеси, які спостерігаються в цьому дослідженні на мишах, будуть "досить схожі" на ті, що відбуваються в гіпокампі людини. Оскільки клітини гіпокампа з віком стають менш збудливими, ймовірно, це може пояснити погіршення пам’яті з віком. Почасти це може відбуватися через те, що та невелика кількість стабільних клітин, які лежать в основі наших спогадів, втрачають збудливість, припустив Домбек. "Якби ми могли якимось чином регулювати збудливість наших нейронів або підтримувати її протягом тривалого часу, ми, ймовірно, змогли б зберігати пам'ять", – сказав дослідник. Однак ця ідея потребує подальшого вивчення.

Раніше OBOZ.UA публікував пояснення вчених, чи може у мозку закінчитися пам’ять.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.