Где происходит «сборка» воспоминаний?

24 января 2022

Консолидация памяти определяется как зависящий от времени процесс, посредством которого недавний усвоенный опыт преобразуется в долговременную память, предположительно, за счет структурных и химических изменений в нервной системе (например, усиления синаптических связей между нейронами). Считается, что основной структурой головного мозга, отвечающей за консолидацию памяти, является гиппокамп. Группа нейробиологов, под руководством Томаса. МакХью из Центра науки о мозге RIKEN, провела испытания на мышах для выявления области гиппокампа в которой объединяются воспоминания во время сна. Исследование опубликовано в журнале Neuron.

Нейроны в области CA2 гиппокампа помогают координировать консолидацию долгосрочной памяти. Credit: RIKEN

Гиппокамп является частью лимбической системы, участвующей в формировании эмоций, консолидации памяти и пространственной навигации. Помимо этого, он генерирует тета-ритм при удержании внимания. Предположительно гиппокамп выделяет и удерживает в потоке внешних стимулов важную информацию, выполняя функцию кратковременной памяти, и функцию последующего её перевода в долговременную. Этот процесс был связан с характерными паттернами мозговых волн.

Нейробиологи из RIKEN заинтересовались, как область гиппокампа CA2 способствует островолновой пульсационной активности в CA1 которая вызывает избирательную реактивацию нейронных цепей, связанных с недавним опытом.

Острые волновые пульсации (sharp-wave ripples, SWR) — это колебательные паттерны электрической активности в гиппокампе мозга млекопитающих, которые можно увидеть на ЭЭГ во время неподвижности или сна. SWR состоят из волн острой формы и большой амплитуды, и связанных с ними быстрых колебаний, известных как «рябь» ЭЭГ. Эти колебания, как полагают, играют важную роль в управлении процессами консолидации памяти и последующей долгосрочной стабилизации вновь приобретенных паттерновпространственной памяти.

До недавних пор считалось, что область гиппокампа CA2 отвечает, в основном, за социальное распознавание, однако ученых заинтересовало, есть ли другие функции у данной области гиппокампа.

Области в зубчатой извилине гиппокампа. Credit: frontiersin.org

Исследование Томаса Дж. МакХью проводилось на самцах мышей в возрасте от 3 до 5 месяцев. Их содержали в клетках из прозрачного оргстекла. В помещении поддерживались комфортная для грызунов температураивлажность, а также был установлен 12-часовой цикл суток «день/ночь» (свет включался с 8:00 до 20:00, поскольку мыши – ночные животные). После вживления в гиппокамп мышей многоканальных электродов,мышей содержали одиночно. Примерно через две недели после имплантации началась запись данных, как только появлялись необходимые паттерны ЭЭГ.

Нейроны у мышей в области CA2 аккуратно отключали хемогенетически на короткие промежутки времени. Ночью, во время бодрствования, мыши изучали экспериментальную среду, а во время отдыха проводились исследования, как эта временная инактивация CA2 влияет на формирование памяти.

«Формирование памяти обычно происходит через дискретную, последовательную реактивацию подмножеств нейронов, связанных с конкретным опытом, — объясняет Томас Дж. МакХью. — Но когда мы временно подавили CA2, эти различные переживания были активированы одновременно во времени, что могло привести к помехам и проблемам в консолидации памяти».

Таким образом ученым удалось подтвердить гипотезу о том, что роль участка CA2 в гиппокампе заключается не только в социальном взаимодействии, но и влияет на организацию процесса запоминания в целом.

Текст: Александра Безродная

CA2 inhibition reduces the precision of hippocampal assembly reactivation. Neuron.

DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.08.034