Оксфордские и Имперские исследователи показали, как структура существующих воспоминаний реорганизуется по мере того, как новый опыт закрепляется в памяти мышей. Они обнаружили, что архитектура мозга достаточно сложна, чтобы интегрировать новую информацию, позволяя новым и старым воспоминаниям взаимодействовать, а не забывать старые переживания, чтобы освободить место для новых.

В исследовании, опубликованном в Nature Neuroscience, команда из Оксфордского университета и Имперского колледжа Лондона разработала эксперимент с использованием теории графов—математических структур, моделирующих отношения между объектами,—чтобы изучить, как мыши интегрируют воспоминания.

Они поставили задачу, в ходе которой мыши узнали, что определенный отсек в новой среде содержит сахар. Мыши также исследовали знакомую среду до и после формирования этой новой ассоциации между определенными местами и вознаграждением.

Это позволило ученым наблюдать, как формирование новой памяти влияет на паттерны совместной активности нейронов в гиппокампе, области мозга, которая играет важную роль в обучении и памяти. Они обнаружили, что сетевая структура, описывающая паттерны координированного возбуждения нейронов (совместной активности), которые возникают, когда старые воспоминания вспоминаются в гиппокампе, изменяется по мере того, как мыши внедряют новые воспоминания.

Команда также обнаружила, что во время обучения паттерны совместной активности нейронов разворачиваются по определенным направлениям в "пространстве нейронной активности". Это показало, что "новизна", пространственное расположение и опыт вознаграждения были ключевыми факторами, вовлеченными в процесс интеграции новых воспоминаний. Они также обнаружили, что высокоактивные клетки формируют ядро каждой памяти, в то время как низкоактивные клетки вносят свой вклад в паттерны совместной активности "по требованию" на протяжении поведенческих событий, чтобы отделить отдельные переживания.

Это открытие подчеркивает важное разделение труда между нейронами гиппокампа. Ведущий исследователь профессор Дэвид Дюпре из Оксфордского университета сказал: "Это исследование проливает новый свет на сетевые механизмы, лежащие в основе непрерывного хранения и отзыва множества воспоминаний в гиппокампе. В настоящее время нейробиологи внедряют новые методы, такие как визуализация in vivo, для мониторинга крупномасштабных популяций нейронов в течение нескольких дней и недель обучения, чтобы лучше понять этот процесс."

Это исследование дает нам новый взгляд на сетевые механизмы, лежащие в основе хранения и отзыва множественных воспоминаний в гиппокампе. Соавтор исследования профессор Саймон Шульц из Имперского отделения биоинженерии сказал: "Это исследование подчеркивает ценность междисциплинарного подхода к пониманию мозга-рассматривая память с инженерной и математической точки зрения, мы смогли выявить идеи, которые были бы невозможны на основе традиционного подхода к изучению памяти."

В настоящее время нейробиологи разрабатывают и исследуют новые способы мониторинга крупномасштабных нейронных сетей с течением времени, а также интересуются влиянием старения на способ хранения новых воспоминаний.

ИСТОЧНИК