Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 146: волны в гиппокампе и память

27 июня 2019

Недавнее исследование, результаты которого были опубликованы в Science, показало ключевую роль определённого вида электрической активности – долговременных остроконечных пульсирующих волн – в клетках гиппокампа для формирования памяти. Такая форма активности не только начинает доминировать в ходе активного запоминания: её искусственная индукция у крыс с помощью оптогенетики улучшает память.

Гиппокампальный интернейрон.Credit: Wellcome Collections

Как известно, важнейшую роль в формировании долговременной памяти играют нейроны гиппокампа. Считается, что ключевым механизмом, лежащим в планировании действий и консолидации памяти, являются так называемые остроконечные пульсирующие волны в электрической активности нейронов гиппокампа. Более того, как сообщается в недавнем исследовании, результаты которого появились в Science, особенно важна длительность этих волн. Авторы исследования изучали работу памяти на примере крыс и классических поведенческих тестов по прохождению лабиринтов. Оказалось, что в тех случаях, когда крысы оказывались в ситуациях, требующих активной работы памяти – например, когда крыса попадает в новый лабиринт, и у неё начинает формироваться новая поведенческая стратегия с привлечением прошлого опыта – частота длинных волн (длительностью более 100 миллисекунд) повышалась.

Учёные посмотрели на проблему и с другой стороны: будет ли искусственное повышение доли длинных пульсирующих волн в гиппокампе активировать память? Для запуска длинных волн в строго определённом типе клеток гиппокампа (а именно, в предполагаемых пирамидальных нейронах) были использованы оптогенетические подходы вместе со сложными тестами по прохождению лабиринтов, которые повторяли через 10 дней с теми же животными. Лабиринты, по которым перемещались крысы, требовали от животных не только выработки чёткой программы действий, но и её запоминания, чтобы успешно проходить те же лабиринты спустя некоторое время. Исследователи смогли показать, что направленное увеличение длительности пульсирующих волн в гиппокампе положительно влияла на память животных. Примечательно, что оптогенетическая стимуляция приводила не к тому, что доля длинных волн постоянно повышалась в одних и тех же клетках, но к тому, что в длинные волны начинали преобладать во всё большем числе пирамидальных нейронов гиппокампа, так что в процесс запоминания последовательности действий вовлекалось всё большее количество клеток. Таким образом, в основе работы памяти важнейшую роль играет определённая электрическая активность клеток гиппокампа.

Текст: Елизавета Минина

Fernández-Ruiz, A., Oliva, A., Fermino de Oliveira, E., Rocha-Almeida, F., Tingley, D., & Buzsáki, G. (2019). Long-duration hippocampal sharp wave ripples improve memory. Science, 364(6445), 1082–1086. doi:10.1126/science.aax0758

Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.