В гиппокампе нашлись клетки «абстрактных» элементов памяти

9 апреля 2020

Нейробиологи из Массачусетского технологического института и японского института RIKEN нашли клетки в гиппокампе, которые кодируют абстрактные «элементы опыта» и помогают нам воспринимать новый опыт, основываясь на аналогичных событиях в жизни. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Neuroscience, а среди её авторов — знакомый нам лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине Судзуми Тонегава, который получил высшую научную награду еще в 1987 году за работу по антителам, а затем переквалифицировался в нейробиолога.

Гиппокамп

Мозг кодирует непрерывные пространственные, временные и сенсорные изменения в повседневном опыте. Некоторые клетки гиппокампа специализируются на хранении воспоминаний о конкретных местах. Исследования, которые проводились на мышах, показали, что некоторые нейроны активируются, когда животное находится в определённом месте. За это открытие Джон О’Киф и супруги Мозеры в 2014 году получили Нобелевскую премию.

Учёные из коллаборации Массачусетского технологического института и RIKEN хотели выяснить, хранит ли гиппокамп представления более абстрактных элементов памяти. Исследователи измерили активность CA1-нейронов гиппокампа мыши во время того, как грызуны пробегали лабиринт из четырех кругов по 60-80 раз. В начале первого круга мышам давали награду. Когда животные достигали определенных точек на своем пути, активировались определённые нейронные места: активность этих нейронов проявлялась не только пространственным расположением, но и номером круга. Также исследователи обнаружили наборы клеток, которые были активны во время одного из четырех кругов, но в ходе движения по остальным оказались отключены — около 30% CA1-нейронов участвуют в создании этого «кода события».

Затем учёные провели ещё один эксперимент, чтобы выяснить о возможности рассмотрения круги лабиринта, как единицы опыта. Был проведён двухдневный эксперимент: исследователи обучили мышей бегать по квадратному лабиринту в первый день, а затем по круговому лабиринту во второй. При этом после каждого четвертого круга животные получали вознаграждение. Ученые обнаружили, что нейроны этого места изменили свою активность в ответ на новую окружающую среду. Однако во время каждого из четырех кругов были активированы одни и те же наборы специфичных для круга клеток, независимо от формы дорожки. Активность нейронов, отвечающих за сам круг, также оставалась неизменной, когда длина кругов изменялась в сторону увеличения или уменьшения.

Аспирант Массачусетского технологического института и ведущий автор статьи Чэнь Сунь предполагает, что в гиппокампе находятся два взаимно и независимо управляемых кода: один кодирует непрерывные изменения местоположения, времени и чувств, в то время как другой делит более общий опыт на небольшие куски, которые можно поместить в известные категории.

«Когда вы сталкиваетесь с чем-то новым, есть некоторые действительно новые и заметные стимулы, но вы уже знаете довольно много об этом конкретном опыте, потому что это аналогичный опыт, который у вас уже был раньше», — говорит старший автор работы Судзуми Тонегава, профессор биологии и нейробиологии в Лаборатории генетики нейронных цепей RIKEN-MIT в Институте обучения и памяти Picower Institute.

Текст: Вера Толмачева

Sun, C., Yang, W., Martin, J. et al. Hippocampal neurons represent events as transferable units of experience. Nat Neurosci (2020). https://doi.org/10.1038/s41593-020-0614-x