Память и внутренний компас мозга могу иметь общий путь

Фото из открытых источников

Исследователи обнаружили, что внутренний компас мозга может оставаться стабильным в течение нескольких месяцев, даже несмотря на то, что активность соседних клеток памяти постоянно меняется. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Это устойчивое чувство направления дает новый ответ на вопрос о том, как воспоминания могут оставаться закрепленными, несмотря на постоянные изменения сигналов в мозге.

В ходе 388 сеансов записи мыши возвращались практически в то же самое внутреннее положение, когда снова оказывались в знакомой обстановке.

Прослеживая эту устойчивость во времени, Адриен Пейраш из Университета Макгилла показал, что этот «компас» оставался более стабильным, чем гиппокамп, центр памяти головного мозга. Даже после однократного посещения новой комнаты мозг фиксировал направленность восприятия и сохранял её для последующих визитов.

Эта устойчивость установила границы для полученных результатов, поскольку компас выглядел достаточно стабильным, чтобы закрепиться в памяти, прежде чем статья перейдет к тому, что именно остается неизменным внутри него.

Внутри одной и той же сети пары направляющих клеток сохраняли свои взаимоотношения друг с другом, даже когда индивидуальные сигналы слегка смещались.

Вместо того чтобы блуждать случайным образом, система определения направления головы, сеть, отслеживающая направление взгляда, перемещалась вокруг стабильного ядра. За четыре недели в одних и тех же условиях средний уклон составлял всего 7,1 градуса в неделю.

Благодаря тому, что внутренняя структура оставалась неизменной, мозг мог надежно считывать направление, даже когда другие сигналы памяти вокруг него менялись. Каждое незнакомое пространство также получало свою собственную направленную метку, поскольку мозг быстро определял, что именно там считается севером.

Эти специфические для данной среды обозначения сохранялись в течение нескольких недель, а это означало, что мозгу не приходилось заново выстраивать направление при каждом посещении.

Полученные данные указывают на наличие устойчивой ориентационной памяти, которая может привязывать впечатления к стабильной системе координат до появления более подробных деталей.

В другом эксперименте мыши в один и тот же день побывали в двух совершенно новых местах и ​​почти не возвращались ни в одно из них.

Спустя несколько недель сохраненная ориентация по-прежнему отображалась, что доказывает, что один снимок может оставить после себя долгую память.

Недостаток опыта в других местах не стер этот опыт, что противоречит принципу перенастройки компаса всякий раз, когда жизнь становится насыщенной.

Память на направление казалась устойчивой, когда уровень помех был низким, и эта граница стала важной в последующих экспериментах. Проблемы возникли после того, как мыши поочередно находились в нескольких разных средах, каждая из которых имела свои собственные заданные параметры направления движения.

В этот момент запомненное положение постепенно смещалось, и через шесть недель стало отчетливо отличаться от прежнего. Постепенное сползание указывало на помехи, а не на коллапс, поскольку новые впечатления сталкивались со старыми ориентировочными воспоминаниями. Эта закономерность позволяет предположить, что мозг способен сохранять компас в течение длительного времени, но не без конкуренции.

Более ранние исследования показали, что нейроны места, которые активируются в определенных местах, могут менять свои паттерны активности в течение нескольких дней.

Между тем, в данном исследовании сеть компасов сохраняла свою внутреннюю структуру гораздо точнее, чем сигналы определения местоположения. Этот контраст помогает объяснить, почему воспоминание может оставаться привязанным к одному и тому же месту, даже если многие лежащие в его основе клетки изменились.

Это также обостряет реальную проблему: не то, происходит ли изменение активности, а то, какие сигналы остаются достаточно надежными, чтобы направлять процесс запоминания.

Недавнее исследование связало раннюю стадию болезни Альцгеймера с нарушениями ориентации в пространстве, а не только с проблемами памяти, выявленными в ходе стандартных тестов.

Поскольку в этой работе на мышах изолируется обычный источник направленной устойчивости, она предоставляет исследователям более четкую мишень для наблюдения за возможными сбоями.

«Понимание того, как в норме поддерживается пространственная стабильность, может помочь прояснить причины ухудшения этих способностей, открывая новые возможности для ранней диагностики и разработки будущих терапевтических стратегий», — сказал Пейраш.

Любое применение этих технологий человеком остается отдаленной перспективой, но исследование указывает на то, что проблемы с навигацией — это не просто побочный эффект потери памяти.

Мыши — это не люди, и устойчивое чувство направления у грызунов — это не то же самое, что автобиографическая память. Тем не менее, навигационные схемы млекопитающих имеют много общих черт, поэтому исследования на мышах могут пролить свет на уязвимость человека.

В ходе экспериментов отслеживали состояние мозга лишь пяти мышей, хотя наблюдение за ними продолжалось несколько месяцев.

Таким образом, полученные результаты представляют собой серьезное исследование механизма действия, а не прямой прогноз для посещения клиники каким-либо пациентом.

Теперь исследователям необходимо проверить, как этот устойчивый компас взаимодействует с другими пространственными системами, которые помогают формировать память. В первую очередь следует обратить внимание на энторинальную кору, область между гиппокампом и корой головного мозга, поскольку она связывает сигналы направления с картами.

Ещё один вопрос — понять, ослабляют ли болезнь, стресс или старение сам компас или только его связь с ориентирами.

Полученные ответы могут определить, следует ли в будущих тестах отслеживать ориентацию напрямую или же изучать, как её считывают другие системы памяти.

Память больше не выглядит как просто фиксированный архив, она также зависит от стабильной направленной структуры, которая поддерживает ориентацию опыта. Эта идея не разгадывает всех загадок забывания, но она дает исследованиям памяти более надежную отправную точку.