Картинка дня: по волнам моей памяти

Синяя «молния» — пирамидальный нейрон СА1. Credit: T. Siapas/Caltech.


Многие из вас помнят знаменитый диск Давида Тухманова «По волнам моей памяти». Оказывается, знаменитый композитор был не так уж и неправ в своей метафоре. Неврологи из Калифорнийского технологического института сумели наблюдать  и сфотографировать «нейронную рябь», которая лежит  в основе формирования памяти.  Их исследование можно прочитать в выпуске журнала Neuron.

Во время этого процесса небольшая доля (около 10 процентов) нейронов области CA1 в гиппокампе, считающейся важным участком для воспоминаний, синхронно «вспыхивала», активизируясь на одну десятую секунды.

«Есть два больших вопроса в связи с этим, — говорит один из авторов статьи, аспирант Калтеха Бред Халс. — Как оставшиеся 90 процентов нейронов CA1 остаются спокойными  и что означает синхронизация активности этих 10 процентов».

В своей работе Халс и коллеги использовали новый подход, чтобы показать, как комбинация возбуждающих и тормозящих импульсов, входящих в CA1 заставляют «работать в команде» активные нейроны и «молчать» остальные.

«Долгое время ученые изучали подобные события, размещая электроды за пределами кластера нейронов. Такой подход может много рассказать о сигналах, поступающих из кластера, но очень мало о том, какие сигналы туда поступают», — говорит соавтор исследования, Евгений Любенов.

Сотрудники Калтеха соединили этот традиционный метод с использованием особой техники, которая позволяет заглянуть внутрь нейрона. Они применили тончайшие стеклянные пипетки, в 10 раз тоньше человеческого волоса для того, чтобы  изменять непосредственно электрический потенциал  клеточной мембраны по всей длине нейронов бодрствующих  мышей. Таким образом, они могли следить в деталях за активностью единичного нейрона, параллельно наблюдая активность крупных нейронных сетей.

Им удалось увидеть, как «входящие сигналы» от CA3, области, где формируются воспоминания, влияют на выходной сигнал из пирамидальных нейронов CA1. Эти нейроны  считаются важными для передачи вновь сформированных воспоминаний в другие области мозга, где «хранится» долговременная память. Считается, что «рябь»  и есть механизм этой передачи.

Ученые установили, что  мембранный потенциал  пирамидальных нейронов CA1 увеличивается во время «ряби».  При этом, к удивлению ученых, сила роста не зависит от силы входящего сигнала. Это происходит потому, что в действие вступают тормозящие силы, компенсирующие излишний сигнал. В роли “тормоза” работают так называемые многомерные интернейроны.

Однако здесь снова возникают два вопроса: почему нейроны вообще возбуждаются, и что синхронизирует “загорающиеся” нейроны.  Оказалось, что активные нейроны  CA1 получают гораздо  более сильный возбуждающий импульс от нейронов CA3, чем «молчащие». Достаточно сильный, чтобы преодолеть тормозящие усилия многомерных интернейронов.  Следовательно, за рябь отвечают конкретные единичные нейроны  СА3, а не весь массив.

“Это  постоянно меняющаяся мозаика, но именно это зависит от опыта и воспоминаний организма”, — говорят исследователи.


Текст: Алексей Паевский

“Membrane Potential Dynamics of CA1 Pyramidal Neurons during Hippocampal Ripples in Awake Mice” by Brad K. Hulse, Laurent C. Moreaux, Evgueniy V. Lubenov, and Athanassios G. Siapas in Neuron. Published online February 17 2016doi:10.1126/science.aab3103

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *