Наши воспоминания складываются в мозгу, как в огромной картотеке. Но карточки в физическом хранилище можно перекладывать с места на место. Новое исследование на мышах показывает, что и наш мозг может быть способен "перекладывать" информацию, поскольку с течением времени память переносят разные группы нейронов.

Как пишет издание Live Science, исторически нейробиологи считали, что воспоминания о местах и особенностях нашего непосредственного окружения кодируются особыми "клетками места". Эти клетки, расположенные в ключевом центре памяти, называемом гиппокампом, активируются, когда млекопитающее попадает в определенную среду, которой они соответствуют. Например, когда вы подходите к двери знакомого дома или к любимому фонтану посреди парка. Считалось, что активация этих клеток места действует как своего рода записанная в мозг карта, кодируя долгосрочные воспоминания о конкретных местах, а также обеспечивая навигацию.

"В 1960-х и 1970-х годах мы, по сути, считали, что [пространственные] воспоминания кодируются определенными нейронами в мозге", – сказал старший автор исследования Дэниел Домбек, профессор и главный исследователь нейробиологии Северо-Западного университета. Однако, по его словам, в последнее десятилетие это представление пошатнулось.

В 2013 году в журнале Nature Neuroscience вышла статья, которая вызвала споры и "поразила всех", сказал Домбек. В исследовании использовались новые методы изучения клеток гиппокампа мышей, и они продемонстрировали, что представление мозга о местах было не таким стабильным, как считалось ранее. Некоторые клетки последовательно активировались, когда мышей снова и снова возвращали в лабиринт, но в целом группа активных нейронов колебалась. Вместо того, чтобы быть статичной "ментальной картой", эти пространственные представления менялись в течение нескольких недель эксперимента.

Это явление получило название "дрейф гиппокампальных представлений", но эта идея встретила некоторое сопротивление. Некоторые ученые задавались вопросом, связаны ли изменения в активности мозга с изменениями в окружающей среде мышей. Ученые предполагали, что, возможно, запахи или звуки в лабиринте различались между раундами эксперимента, или грызуны двигались по лабиринту медленнее или быстрее в каждом раунде.

В своем новом исследовании, опубликованном 23 июля в журнале Nature, Домбек и его команда решили взять под контроль эти неконтролируемые переменные, используя виртуальную реальность и миниатюрную беговую дорожку. В каждом раунде эксперимента мышей помещали на беговую дорожку, окруженную экранами. Подобно контроллеру видеоигр, беговая дорожка служила проводником, по которому мыши исследовали виртуальный лабиринт. Виртуальное пространство, в котором они передвигались, было каждый раз одинаковым. Затем команда могла непосредственно сравнивать испытания, в которых мыши бежали с одинаковой скоростью, устраняя эту вариабельность.

В дополнение на нос каждого грызуна помещали конус, чтобы вводить один и тот же запах во время каждого раунда. А в фоновом режиме им воспроизводили белый шум для нормализации слухового восприятия.

Пока мыши перемещались по виртуальному лабиринту, исследователи в режиме реального времени отслеживали активность клеток их гиппокампа. Для этого они открыли физическое окно в мозг и ввели вещество, которое светилось при активации мозговых клеток. Затем они могли наблюдать это свечение под микроскопом. Домбек отметил, что эта установка не ограничивает продолжительность жизни лабораторных мышей, поэтому эксперимент можно было проводить снова и снова в течение исследования.

"Я был уверен, что, контролируя среду так строго, мы уменьшим этот дрейф репрезентации. Я был уверен, что воспоминание будет выглядеть более стабильным с течением дней, но мы этого не обнаружили", – поделился ученый с изданием Live Science Исследователи заметили, что только небольшая подгруппа клеток – около 5-10% от зарегистрированных – вела себя как обычные нейроны места, постоянно активируясь в каждом раунде. Эти стабильные клетки были наиболее возбудимыми в целом, то есть они с большей вероятностью активировались в ответ на стимул. Фактически, исследователи могли предсказать, какие клетки с наименьшей вероятностью будут дрейфовать, основываясь на уровне их возбудимости. В то же время, менее возбудимые клетки были гораздо более склонны к дрейфу.

Но почему происходит этот дрейф? "Возможно, это механизм, который мозг использует для разделения очень похожих воспоминаний на отдельные воспоминания, чтобы мы могли получить доступ к ним позже", – предположил Домбек. Таким образом, хотя вы можете неоднократно возвращаться в одно и то же место — на работу, в школу или любимый парк — вы, тем не менее, можете мысленно отделять друг от друга разные посещения. Другими словами, дрейф может быть способом мозга отслеживать течение времени, сказал он.

Домбек предположил, что этот тип дрейфа затрагивает эпизодические воспоминания в целом, которые повествуют о конкретных личных переживаниях, произошедших в определенных местах и в определенное время. Другие виды памяти, такие как двигательная память об изученных двигательных навыках, могут быть представлены в мозге по-другому.

Стоит отметить, что описанное исследование все же имело несколько ограничений. Во-первых, метод регистрации активности мозга, использованный в работе, охватывал лишь часть клеток гиппокампа мыши — возможно, 1% от сотен тысяч нейронов. Однако, основываясь на предыдущих исследованиях, команда предполагает, что в гиппокампе происходят аналогичные процессы.

Кроме того, исследования на мышах не гарантируют, что их результаты можно полноценно перенести на людей. Однако Домбек заявил, что, по его мнению, процессы, наблюдаемые в этом исследовании на мышах, будут "достаточно похожи" на те, что происходят в гиппокампе человека. Поскольку клетки гиппокампа с возрастом становятся менее возбудимыми, вероятно, это может объяснить ухудшение памяти с возрастом. Отчасти это может происходить из-за того, что то небольшое количество стабильных клеток, которые лежат в основе наших воспоминаний, теряют возбудимость, предположил Домбек. "Если бы мы могли каким-то образом регулировать возбудимость наших нейронов или поддерживать ее в течение длительного времени, мы, вероятно, смогли бы сохранять память", – сказал исследователь. Однако эта идея требует дальнейшего изучения.