Для того, чтобы запомнить какой-либо маршрут, мы обычно ищем некие ориентиры, запоминаем их и отталкиваемся в планировании дальнейшего маршрута от их расположения.
Исследователи из Германии показали, что происходит в это время с мозгом, а точнее – с гиппокампом, ведь именно он берет на себя основную функцию пространственной памяти. Результаты работы ученые опубликовали в Nature.
Оказывается, не только человек мысленно привязывается к ориентирам, но и сами гиппокампальные нейроны. Мы знаем, что любое воспоминание закодировано в межнейронных связях – синапсах, но до сих пор слабо представляем алгоритм их образования. Для того, чтобы выяснить, как образуются энграммы (функциональные нейронные группы, отвечающие за память), исследователям потребовалась лабораторная мышь и некоторые навыки из области молекулярной биологии.
В нейроны гиппокампа мышки пришлось при помощи аденоассоциированного вируса встроить специальные белки, которые светятся из-за повышения внутриклеточной концентрации кальция (а это – прямое свидетельство активации нейрона). Таким образом, ученые могли в режиме реального времени посредством специального микроскопа следить за тем, какие нейроны когда активируются и как они влияют на соседние. То есть, воочию увидеть процесс образования и использования энграмм. Правда, для этого несчастной мышке в буквальном смысле «прорубали» окно для двухфотонного микроскопа в гиппокамп.
После модификации мозга, мышке предлагалось пройти по лабиринту: да не по простому, а по виртуальному. Она сидела на сфере с жестко зафиксированной головой, где могла имитировать движения и повороты, а на экране был изображен сам лабиринт. Пройти его она должна была определенным образом, поэтому за «правильные» повороты животное получали лакомство. Запомнила мышь все нужные повороты довольно быстро и скоро уже без труда проходила лабиринт от начала до конца с одной попытки. Пока она была занята ориентацией на местности, ученые не могли оторваться от наблюдения за ее гиппокампом, а точнее – за зонами CA1 и CA3 в гиппокампе.
В результате они собрали достаточное количество данных, проанализировали их, и вот что выяснил: отдельные нейроны отвечают за конкретные отдельные ориентиры (впрочем, это было известно еще раньше – именно за открытие «клеток места» и других систем навигации в гиппокампе была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 2014 года Джону О`Кифу и супругам Мозерам). По мере движения между нейронами по цепочке образуются новые и новые связи, в результате чего в гиппокампе создается мини-карта местности. При повторном прохождении маршрута, нейроны активируются в том же порядке и связи между ними укрепляются. Таким образом и запоминается расположение ориентиров и порядок действий при встрече с ними.
В дальнейшем, через пару дней, начнет происходить консолидация памяти – её перевод из краткосрочной в долгосрочную, из гиппокампа в кору («выходящие» пути расположены в зоне CA1). Но это уже совсем другая история…
Кстати, совсем недавно, мы уже публиковали работу исследователей из Франции, которые тоже в прямом эфире смогли наблюдать, как мышка запоминает пройденный путь. В этом тексте, кстати, можно подробно прочитать про то, как делается окно в гиппокамп.
Текст: Дарья Тюльганова