Гиппокамп - это крупная область мозга позвоночных животных, играющая ключевую роль как в навигации, так и в кодировании воспоминаний и обучении. Хотя многие нейронаучные исследования изучали функции и организацию этой области мозга, многое еще предстоит выяснить.

Прошлые исследования последовательно выявили популяцию клеток в гиппокампе, известных как временные клетки, которые формируют временные последовательности, критически важные как для навигации в различных средах, так и для эпизодической памяти (т.е. способности вспоминать события из прошлого). Способность этих клеток создавать временные последовательности в настоящее время широко документирована, но представляют ли они контекстно-зависимый опыт или время как таковое, остается неясным.

Группа исследователей из Еврейского университета в Иерусалиме и Научного института Вейцмана недавно обнаружила, что различные популяции клеток гиппокампа по-разному кодируют время как для себя, так и для других людей в окружающей среде. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, позволяют выделить два типа клеток гиппокампа, которые они назвали "контекстуальными" и "чистыми" клетками времени. Оба типа могут представлять время для себя, а также для других в социальных контекстах.

"Эта статья была вдохновлена нашей предыдущей работой 2018 года, в которой мы обнаружили Social place-cells - нейроны, представляющие положение других людей в гиппокампе летучей мыши", - рассказал Medical Xpress Дэвид Омер, один из исследователей, проводивших исследование.

"Поскольку любое социальное поведение требует координации между, по крайней мере, двумя особями, как в пространстве, так и во времени, и поскольку мы уже знали из предыдущих исследований, что в гиппокампе есть клетки времени (т.е. клетки, настроенные на определенный момент времени, относительно собственного события), поиск репрезентаций времени для других в гиппокампе казался разумным".

Омер и его коллеги Лиора Лас и Нахум Улановский проводили свои эксперименты на египетских плодовых летучих мышах, разновидности мегабатов, обычно встречающихся в Африке, на Ближнем Востоке, в Средиземноморье и Индии. Египетская плодовая летучая мышь - высокосоциальное животное, которое, как известно, прекрасно ориентируется в окружающей среде.

Чтобы изучить роль различных временных ячеек, исследователи разработали новую задачу по обучению наблюдению, в которой они могли тестировать летучих мышей. В этой задаче летучая мышь-наблюдатель наблюдала за полетом другой летучей мыши (названной демонстратором), запоминая ее цель полета. После того, как летучая мышь-демонстратор возвращалась в исходную точку, летучую мышь-наблюдателя учили подражать своему сверстнику и лететь к той же цели, чтобы получить вознаграждение.

"В ходе экспериментов мы использовали миниатюрные беспроводные устройства для записи нейронной активности из гиппокампа летучей мыши-наблюдателя", - пояснил Омер. "Для записи временных ячеек мы изучали активность нейронов в гиппокампе относительно момента приземления либо летучей мыши-наблюдателя (классические временные ячейки), либо другой летучей мыши ("социальные временные ячейки")".

Используя беспроводные устройства, команда регистрировала активность временных клеток, когда летучие мыши приземлялись в разных местах в одной и той же среде, что никогда не делалось ранее. В конечном итоге это позволило команде обнаружить два новых типа кодирования времени в гиппокампе, названных "контекстным" и "чистым" кодированием времени.

"Мы также обнаружили "социальные клетки времени", клетки времени, которые кодируют временные последовательности, согласованные с посадкой другого человека", - сказал Омер. "Вместе с клетками социального места, эти клетки могут поддерживать координацию в пространстве и времени между собой и другими в социальном поведении".

Результаты, полученные группой исследователей, позволяют предположить, что существует два различных типа временных клеток, каждый из которых использует различные временные коды. "Контекстуальные" временные клетки могут представлять как пространство, так и время в пределах одной и той же среды и могут поддерживать эпизодическую память. "Чистые" временные клетки, с другой стороны, кодируют только прошедшее время. Наконец, эксперимент исследователей также позволил обнаружить "социальные" временные клетки - популяцию клеток в мозге млекопитающих, которая создает представления времени для сверстников и других людей в окружении животного.

В совокупности эти результаты проливают новый свет на сложную организацию гиппокампа. В будущем они могут проложить путь к новым важным открытиям о том, как человеческий мозг кодирует конкретные эпизоды из прошлого, воспринимает интервальное время и поддерживает координацию между собой и другими во времени.

"Наши результаты вносят вклад в недавно накопленные доказательства того, что гиппокампальная система может кодировать другие измерения, кроме пространства", - добавил Омер. "Эти данные плохо отражены в текущих вычислительных моделях гиппокампа, и это должно быть рассмотрено в будущих исследованиях. Сейчас я планирую изучить, как гиппокамп интегрирует кодирование пространства с другими кодами - одним из них является социальное кодирование".