Новое открытие меняет представление о том, как мозг хранит воспоминания

Фото из открытых источников

Согласно исследованию, проведенному на спящих мышах, наши воспоминания могут сохраняться даже тогда, когда половина связей в мозге, которые их хранят, разрушена. Это «замечательное» открытие рассказывает нам больше о том, как работает память, и однажды может открыть способы ее улучшения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

«Воспоминания могут быть сложнее разрушить, чем мы думали», — говорит Стив Рамирес из Бостонского университета, который не принимал участия в исследовании. «Это, безусловно, существенно расширяет наше понимание того, как работает память».

Когда мы испытываем стимул, нейроны в наших сенсорных органах, таких как глаза, передают электрические сигналы в наш мозг. Затем нейроны обрабатывают эту информацию, посылая электрические сигналы друг другу через соединения, называемые синапсами.

Эти нейроны, называемые энграммными нейронами, кодируют информацию в воспоминание, формируя новые синапсы и укрепляя существующие. Воспроизведение воспоминания еще больше укрепляет эти связи и нашу память.

Многие ученые считают, что память сохраняется до тех пор, пока сохраняется определенная структура синапсов на нейронах энграммы, кодирующих эту память. Это частично основано на экспериментах с использованием лекарств или генетических инструментов для разрушения синапсов на нейронах энграммы, говорит Казумаса Танака из Окинавского института науки и технологий в Японии.

Нельсон Деллис приписывает свою необычайную память таким методам, как метод локусов. Теперь сканирование мозга показало, какие части его мозга задействует этот подход, и как мы можем использовать его для улучшения собственной памяти.

Однако недавние исследования показывают, что память сохраняется даже при изменении расположения или количества этих синапсов. Это поставило под сомнение «что необходимо и достаточно для сохранения памяти».

Чтобы решить эту проблему, Танака и его коллеги вдохновились животными, впадающими в спячку. «Во время спячки активность мозга, по-видимому, значительно снижается», — говорит он. «Однако исследования животных, впадающих в естественную спячку, показывают, что после пробуждения весной они каким-то образом помнят своих сородичей и место, где прятали еду перед спячкой».

Изучая, как сохраняется память во время спячки — состояния, при котором мозг претерпевает значительные изменения, — исследователи надеялись раскрыть основные принципы, по которым мозг млекопитающих хранит воспоминания в долгосрочной перспективе. «Исследователи очень умело и творчески подходят к вопросу памяти, используя спячку как способ воздействия на мозг», — говорит Рамирес.

Они применяли слабые электрические разряды к лапам мышей, которые не впадают в спячку естественным образом, находясь в камере с запахом алкоголя, создавая пугающее воспоминание, связанное с этим запахом. На следующий день мыши замирали от страха, будучи помещенными в ту же камеру без разрядов.

Исследователи искусственно вызвали состояние спячки примерно у половины мышей на два дня. Это было сделано путем инъекции им препаратов, замедляющих метаболизм, и помещения их в темную камеру. Пять дней спустя мыши, искусственно впавшие в спячку, всё ещё замирали, когда их помещали в камеру с запахом алкоголя. Это происходило несмотря на то, что сканирование мозга показало, что более половины синапсов в нейронах энграммы в их гиппокампе — области мозга, имеющей решающее значение для памяти, — исчезли во время спячки. «Несмотря на масштабную перестройку мозга во время спячки, воспоминания сохранились», — говорит Танака.

Драгой говорит, что эти результаты актуальны и для людей, поскольку предыдущие исследования показали, что наш мозг хранит информацию очень похоже на мозг мышей. «Это говорит нам кое-что о том, как может работать наш мозг млекопитающих», — говорит Рамирес.

Команда также обнаружила, что в мозге спячек грызунов сохранились синапсы, которые плотно сгруппировались на поверхности нейронов энграммы, в то время как синапсы за пределами этих групп исчезли. Это говорит о том, что именно сгруппированные синапсы имеют решающее значение для сохранения памяти в мозге, говорит Танака.

Некластеризованные синапсы, разрушенные в результате спячки, вновь появились в течение суток после её окончания, что указывает на то, что, хотя кластеризованные синапсы энграмм необходимы для сохранения информации в воспоминаниях, некластеризованные синапсы могут быть важны для доступа к воспоминаниям, говорит он.

У женщин когнитивные функции остаются нормальными почти на три года дольше, чем у мужчин, после того, как в их мозге начинает развиваться болезнь Альцгеймера, что затрудняет диагностику и препятствует раннему лечению.

«Это исследование — замечательный шаг вперед, поскольку оно решает давнюю загадку в исследованиях памяти: как мозг сохраняет долговременные воспоминания», — говорит Приянка Рао-Руис из Свободного университета Амстердама в Нидерландах.

Команда изучает молекулярные пути, по которым кластеризованные синапсы энграмм хранят информацию, и планирует углубиться в изучение того, как вновь появляются некластеризованные синапсы, говорит Танака.

Воздействие на такие пути с помощью лекарств может даже выявить способы предотвращения или замедления ухудшения памяти, говорит Рамирес. «Это дает надежду на то, что даже в случаях, когда информация, кажется, теряется в мозге, будь то амнезия или болезнь Альцгеймера, память все же может сохраняться».