Зрительными буграми иногда называют таламус — сравнительно крупный парный отдел головного мозга, лежащий глубоко под полушариями.
Он служит сенсорным хабом, или сенсорным диспетчером, собирая информацию от всех органов чувств, кроме обонятельных рецепторов, и распределяя её по другим зонам мозга. Уже тут понятно, что называть таламус зрительными буграми — значит, сильно сужать его роль. Он не просто распределяет информацию: в таламусе сенсорные импульсы проходят первичную обработку, какие-то сигналы он отсекает, а какие-то усиливает. Работает он в тесной связке с «контрагентами», то есть та или иная зона коры сообщает в таламус, что она думает по поводу той или иной информации, а таламус в ответ как-то модифицирует посылаемые данные. Во многом благодаря таламусу мозг умеет отделять надёжную информацию от ненадёжной.
Как это часто бывает, когда речь идёт о мозге, новые методы исследования добавили таламусу функций. Сейчас говорят, что он участвует в регуляции сна, помогает управлять вниманием, что он важен для психических феноменов сознания. Вряд ли стоит этому удивляться, если учесть, что таламус в прямом смысле помогает мозгу увидеть внешний мир. В недавней статье в Cell Прия Раджасетупати (Priya Rajasethupathy) и её коллеги из Рокфеллеровского университета пишут, что таламус необходим ещё и для консолидации памяти, то есть для превращения памяти из кратковременной в долговременную.
Памятью в мозге занимаются множество отделов, участков и зон; год назад мы вообще писали, что память буквально размазана по всему мозгу. Чаще всего мы слышим про гиппокамп, который обычно сопровождают титулом одного из главных центров памяти. Гиппокамп служит кратковременным хранилищем данных. Та информация, которая кажется важной, перейдёт в кору полушарий. Перезапись в долговременное хранилище зависит от обучения, то есть от того, как часто и как долго мы тренировались что-то делать. Ещё важно поспать: без сна консолидация памяти идёт плохо, что подтверждают эксперименты на дрозофилах, крысах и отчасти на людях. При этом довольно трудно увидеть, что происходит при консолидации памяти на уровне отдельных нейронов. Есть методы, которые позволяют наблюдать вживую сразу за несколькими зонами мозга, регистрируя активность отдельных клеток. Но консолидация памяти — процесс долгий, и желательно смотреть в мозг несколько дней, а то и недель подряд.
Чтобы увидеть превращение кратковременной памяти в долговременную, исследователи устроили мышам бег по виртуальному коридору: мыши перебирали лапами пенополистироловый шар с датчиками, а на экране перед их глазами двигались разные рисунки, обозначавшие стены, пол и потолок коридора. У мышей двигались только лапы, сами же они оставались неподвижны, чтобы с помощью специального микроскопа у них можно было следить за активностью нейронов. Виртуальных коридоров было три. В конце одного из них мышь получала много награды — подслащённой воды (награда была не виртуальная, вода капала из пипетки у рта мыши). В другом коридоре мышь тоже ждала сладкая вода, но всего несколько капель. В третьем коридоре никакой награды мышь не получала, вместо этого ей неприятно дули воздухом в морду. Виртуальные коридоры отличались не только на вид, но также и звуками, и запахами, чтобы во время обучения задействовать все органы чувств.
Спустя пару недель после обучения мышей снова сажали перед виртуальным коридором и наблюдали, как именно они будут бежать. Если мышь видела перед собой коридор с наградой, она бежала довольно резво. Если это был коридор, где в конце должно было быть много сладкой воды, мышь лизала пипетку много раз. Если же это был коридор, где в конце её ждали всего несколько капель угощения, то и пипетку мышь лизала не слишком долго. Наконец, если мышь вспоминала, что в конце будет какая-то неприятность вместо угощения, коридор никакого энтузиазма у неё вообще не вызывал.
Исследователи не просто наблюдали за активностью нейронов, они также искусственно стимулировали их или подавляли их работу. Если во время обучения в виртуальных коридорах у мышей подавляли работу нейронов гиппокампа, то мыши плохо запоминали различия в обстановке, даже на короткое время, что подтверждает роль гиппокампа как центра кратковременной памяти. Если же во время обучения подавляли активность нейронов таламуса (точнее, передней его части), то на короткое время мыши усваивали, в каком коридоре что их ждёт, но в долговременной памяти эти сведения не откладывались.
Если же переднюю часть таламуса искусственно стимулировали, то потом оказывалось, что мыши запомнили многое не так, как следовало бы. То есть, например, они хорошо запоминали коридор с небольшой наградой — по их поведению было видно, что они помнят те несколько капель сладкого, которые их тут ждут. Без стимуляции таламуса небольшая награда в долговременной памяти не задерживалась. На уровне нейронов было видно, что в гиппокампе нервные клетки работают одинаково как на большую награду, так и на небольшую. А вот таламус явно оценивал информацию, и благодаря ему в долговременной памяти стабилизировались виды коридора с большой наградой. То есть таламус служит информационным диспетчером не только в смысле распределения сенсорных сигналов здесь и сейчас, но и в смысле их важности для долгой памяти.
При этом авторы работы полагают, что таламус — далеко не единственный, кто управляет консолидацией памяти. Скорее всего, он сам во время работы с памятью принимает какие-то сигналы, например, от эмоциональных центров — несомненно ведь, что важные события, которые стоит запомнить надолго, отмечены эмоциональной печатью.
Автор: Кирилл Стасевич