Ученые: Новорожденные нейроны сохраняют память четкой и ясной

Область, расположенная глубоко внутри мозга, кусочек ткани, который обслуживает память, постоянно воспроизводит новые нейроны, по крайней мере, в зрелом возрасте. Проведенное на мышах исследование дает первое представление о том, как эти новорожденные нейроны ведут себя у животных, и указывает на цель их появления: сохранять тесно взаимосвязанные, но отдельные воспоминания отчетливыми и ясными.

Ряд предыдущих исследований показывает, что рождение новых нейронов является ключевым условием для формирования памяти. В частности, ученые считают, что рождение новых клеток, известное как нейрогенез, играет важную роль в процессе распознавания образов, способности находить различия между схожими переживаниями, событиями, или условиями, на основании сенсорных сигналов, таких как определенный запах или визуальный ориентир. Распознавание образов помогает нам определять конкретные вещи и предметы, например, такие, как наличие конкретного дерева или машины поблизости, позволяет отличить, какое именно парковочное место мы выбрали сегодня, в отличие от вчерашнего или позавчерашнего. Эта способность особенно снижена у людей, находящихся в состоянии тревоги, или страдающих расстройствами настроения.

Ученые могут, используя рентгеновское излучение, создавать дефициты в шаблоне распознавания образов у животных, блокируя нейрогенез, чтобы убить целевые очаги клеток в зубчатой извилине. Такая тактика убивает и старые, и молодые клетки, однако, никто не смог решить «ключевой вопрос» в этой области: как новорожденные нейроны влияют на обучение в жизни животных, говорит Амар Сахай (Amar Sahay), нейробиолог Массачусетского технологического института в Кембридже и Гарвардского университета.

Новое исследование - первое, которое напрямую решает эту проблему, говорит Сахай, который не был вовлечен в работу. Исследователи Колумбийского университета использовали мышей, которые были выведены методом генной инженерии. Ученые блокировали у мышей активность только молодых клеток при помощи оптогенетики — инструмента, который позволяет ученым эффективно «включать и выключать» клетки. Когда они это сделали, мыши утратили способность отличить клетку, в которой они находились, когда по ней слегка били ногой, от очень похожей, где они подобному воздействию не подвергались. И они застывали в страхе, когда их помещали в любую из этих клеток, в то время как контрольные животные испытывали стресс только в той клетке, по которой били ногой. Это подтверждает результаты более ранних работ, говорит Сахай.

Однако, второй эксперимент, был более увлекательным, говорит Аттила Лошонци (Attila Losonczy), нейробиолог из Колумбийского университета и соавтор исследования. В этой раз мыши бежали по беговой дорожке, получая глоток воды в качестве вознаграждения, в то время как различные звуки, запахи, визуальные сигналы, и текстуры полотна беговой дорожки имитировали две сходных, но не идентичных среды. Исследователи заглянули в мозг мышей, используя специальный тип микроскопа. Молодые нейроны были разработаны, чтобы производить красный флуоресцентный белок, отличающий их от старых клеток. Между тем и молодые, и зрелые клетки вырабатывали зеленый флуоресцентный белок, который светился в ответ на изменение концентрации ионов кальция. «Чтобы на самом деле наблюдать за этими клетками, посмотрите на их деятельность и сравните ее с их зрелыми коллегами. Раньше не было даже попытки сделать такое», говорит Лошонци.

Некоторые модели нейрогенеза, происходящего в памяти, предсказывали, что молодые нейроны будут основными носителями информации о новых впечатлениях, событиях или условиях, сказал Лошонци. Вместо этого команда наблюдала совсем другую ситуацию: импульсы от зрелых клеток были направлены в определенную область, тогда как молодые нейроны посылали беспорядочные импульсы, по-видимому, приспосабливаясь к более точным и стереотипным моделям, по мере того как они становились старше. Тот факт, что молодые клетки более возбудимы, могло значить, что они лучше кодируют новые раздражители, чем более взрослые клетки, объясняет Лошонци.

Вывод о том, что зрелые клетки более чувствительны, чем молодые в определенных местах, «не удивителен», потому что он хорошо вписывается другую модель роли нейрогенеза в памяти, говорит Сахай. Эта модель утверждает, что работа молодых нейронов состоит не только в том, чтобы нести новую информацию о нахождении в пространстве или окружающих условиях, в котором происходят переживания, но, возможно, также сдерживать активность реагирования на эти сведения старых клеток.

Поддержание на низком уровне скорости импульсов зрелых клеток, но при этом более точная настройка каждый раз, когда животное помещалось в новые условия, означало бы, что только редкие, но определенные группы клеток вовлечены в формирование любого заданного типа памяти. Нейрогенез может помочь мозгу сохранить четкое различие между разными воспоминаниями, и объяснить, почему воспоминания размываются при блокировке нейрогенеза или его замедлении из-за болезни, травмы или старости.

Растущий объем исследований указывает на то, что возникающие сложности с идентификацией предметов и обстоятельств, распространенные у людей, страдающих повышенным беспокойством, депрессией и посттравматическим расстройством, могут лежать в основе трудностей при попытке отличить прошлые пугающие или печальные события от новых обстоятельств. Некоторые данные свидетельствуют, что лечение, которое повышает нейрогенез, такое как антидепрессанты, могло бы помочь людям с такими проблемами лучше различать прошлое и настоящее.