Первый взгляд на ошибочное вспоминание в мозге

Учёные из Университета Техаса впервые увидели, что происходит в мозге, когда происходит ошибка при вспоминании необходимой информации. Также они выяснили чем именно этот процесс отличается от верного вспоминания. Открытие может продвинуть изучение болезни Альцгеймера, а также исследования в области хранения и улучшения памяти. Статья была опубликована в Nature Communications.


Исследователи провели эксперимент, где запускали крыс в пространство с множеством дверей, за одной из которых находилась награда. Сначала животное запускали на задание и помечали дверь, где лежит лакомство, после чего давали небольшое время на отдых и снова запускали искать награду, но убрав опознавательный знак с двери. Если крыса всё равно находила лакомство, то вспоминание считалось успешным. Команда учёных записывала электрофизиологичные сигналы и обнаружила, что во время выполнения задания активацию воспоминания сопровождают тета-ритмы, а во время покоя — SWR ритмы. 

И в правильном, и в неправильном воспоминании пространства исследователи обнаружили одинаковые регионы активации нервных клеток. Отличалась лишь скорость, с которой нейроны активировались. 

«Мы видели, как активируется воспоминание, — сказала Лора Колгин, доцент департамента нейронаук и ведущий автор исследования. — Это похоже на то, как по цепочке падает домино — сначала активируется одна клетка, а за ней и все остальные». 

Когда крысы вспоминали, где находится еда, и верно находили путь до неё, активировался определенный нейронный путь. Эти клетки называются клетками места и ассоциируются с пространственными воспоминаниями (за открытие подобных клеток, ориентирующих нас в пространстве,  в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине). 

Они находятся в гиппокампе — области мозга, где у животных, включая людей, формируются воспоминания. И именно эта область подвергается дегенерации во время болезни Альцгеймера и сопутствующих заболеваниях. 

«Если мы поймём, что происходит при верном вспоминании, это, возможно, поможет нам выяснить, что происходит в мозге во время болезни Альцгеймера», — говорит Колгин. 

Результаты экспериментов удивили исследователей. Они предполагали, что при ошибочном вспоминании нейроны будут активироваться беспорядочно. Но увидели они то, что цепочка активации была идентична цепочке верного вспоминания, различалась скорость передачи сигналов. 

«Активация нейронной последовательности началась позже и была медленнее, но сам путь повторялся, — объясняет Колгин. — Возможно, в цепочке было меньше энергии, чтобы передавать сигнал, и поэтому воспоминание не сошлось с действием». 

Исследователи также обнаружили, что во время отдыха перед верными попытками крысы также пытались вспомнить дорогу. Это напоминает то, как человек повторяет речь перед выступлением.  При этом, во время ошибочных попыток крысы не вспоминали путь прежде чем войти в лабиринт. 

В долгосрочных планах команда из Университета Техаса планирует дальнейшие исследования памяти, которые, возможно, однажды помогут даже людям с нарушениями памяти возвращать потерянные воспоминания с помощью нейроинтерфейсов. Колгин и её команда планируют продолжить исследования и надеются, что смогут понять как формируются и активируются воспоминания в реальном времени.    

«Если мы сможем понять, как эти огромные группы нейронов, представляющих воспоминание, формируются, и что происходит, когда эти воспоминания активируются верно, однажды мы сможем расшифровывать и наоборот внедрять воспоминания», — говорит Колгин. 


Текст: Мария Глушанина

Hippocampal place cell sequences differ during correct and error trials in a spatial memory task” by Chenguang Zheng, Ernie Hwaun, Carlos A. Loza & Laura Lee Colgin. Nature Communications