Вы замечали, что если человек хорошо знаком с конкретной задачей, например, приготовлением еды, выучить новый рецепт намного проще по сравнению с теми, кто не держал в руках сковороду? Разобраться, почему так происходит, взялись учёные из Университета Калифорнии. Они обнаружили, что при наличии предыдущего опыта также меняется способ формирования воспоминаний, и опубликовали свою работу в Neuropsychopharmacology.
Нейроны, которые входят в уже существующую сеть памяти, окрашены флуоресцентным зеленым.
Credit: Brian Wiltgen/UC Davis
Ученые работают с лабораторными мышами, чтобы изучить клеточные и молекулярные механизмы, лежащие в основе обучения и памяти. В отличие от своих диких собратьев, лабораторные мыши не переживают по поводу хищников, им тепло и сытно. Но у них нет такого же жизненного опыта.
В этом опыте все «крутилось» вокруг NMDA-рецептора в синапсах, который участвует в формировании воспоминаний. Мыши попадали в среду, где они никогда не были раньше, и через несколько минут получили легкий удар током через решетки на полу. В результате они научились бояться нового места. А если рецепторы NMDA в этот момент заблокировать соответствующим препаратом, на следующий день животные не помнили о новом для них опыте страха.
Затем ученые проверили, как будут себя вести мыши, научившиеся страху в предыдущих похожих исследованиях. Когда этих животных обучали в новых условиях, они смогли выработать ответ, даже когда NMDA-рецепторы были заблокированы.
«Опытные животные формируют воспоминания, используя не те механизмы пластичности, которые работают у «наивных» мышей. Даже если они учатся одному и тому же в одинаковых условиях», — объяснил Брайан Вильген (Brian Wiltgen), доцент кафедры психологии, один из авторов работы.
Другими словами, способ формирования новых нейронных связей зависит от их предыдущего опыта. Это явление называют метапластичностью.
Гипотеза ученых заключалась в том, что, если уже существующая нейронная связь была вновь активирована, она могла бы создавать связи по-новому. Они обнаружили, что ранее активированные нейроны возбуждались сильнее, чем их соседи. То есть, когда они стимулировались, у них было больше возможностей для действий — как будто эта сеть была усилена и готова изучить новую информацию.
Чтобы продемонстрировать это, они работали с мышами, у которых ранее активированные нейроны выделялись зеленым флуоресцентным белком или GFP. Когда мышь в эксперименте испытывала страх, в основном активировались именно эти клетки, что указывает на то, что они сформировали новую память. Интересно, что вместо использования NMDA-рецепторов эти нейроны, по-видимому, использовали другой — метаботропный глутаматный рецептор.
«Когда животное узнает что-то совершенно новое, у него активируются рецепторы NMDA, которые усиливают синапсы и образуют новую сеть памяти. Кроме того, активированные клетки становятся более возбудимыми, что позволяет им кодировать дополнительную информацию с использованием другого рецептора», — прокомментировал Вильген.
Результаты исследований помогают понять, как новый опыт связывается с существующими воспоминаниями — то, что животные, а в том числе и люди, делают каждый день. Однако, как признает Вильген, его лабораторные животные по-прежнему очень наивны по сравнению с их дикими родственниками.
Текст: Любовь Пушкарская
Metaplasticity contributes to memory formation in the hippocampus by Ana P. Crestani, Jamie N. Krueger, Eden V. Barragan, Yuki Nakazawa, Sonya E. Nemes, Jorge A. Quillfeldt, John A. Gray & Brian J. Wiltgen in Neuropsychopharmacology
Published May 16 2018.
