Понимание того, как мозг запоминает, может однажды пролить свет на то, что пошло не так, когда память не работает, например, это происходит при болезни Альцгеймера. Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора и Университета Райса впервые раскрывают определенные закономерности электрической активности в мозгу крыс, которые связаны с определенными воспоминаниями, в данном случае пугающим опытом. Они обнаружили, что до того, как крысы избегали места, в котором они пережили ужасный опыт, мозг вспомнил о том физическом месте, где произошел этот опыт. Результаты появляются в Nature Neuroscience.
"Мы все время вспоминаем воспоминания," сказал старший автор д-р. Даоюнь Цзи, доцент молекулярной и клеточной биологии в Baylor. "Например, я могу вспомнить маршрут, которым я езжу из дома на работу каждое утро, но какие сигналы в мозгу в этот момент, когда я держу это воспоминание в своей голове??"
Изучать работу мозга у людей сложно, поэтому ученые обратились к лабораторной крысе. Они узнали, что, когда животное находится в определенном месте, нейроны в гиппокампе, соответственно называемые клетками места, генерируют импульсы активности.
"Ряд клеток места генерирует электрическую активность, называемую «пиковый узор»" Джи сказал. "Когда крыса находится в определенном месте, группа нейронов генерирует определенный образец спайков, а когда она перемещается в другое место, другая группа нейронов генерирует другой образец спайков. Узоры очень разные. Мы можем предсказать, где находится животное, глядя на его мозговую активность."
Но задействованы ли эти шипы в памяти??
Как узнать, о чем думает крыса
"Наши лабораторные крысы не могут сказать нам, какие воспоминания они вспоминают в конкретный момент времени," Джи сказал. "Чтобы преодолеть это, мы разработали эксперимент, который позволил бы нам узнать, что происходило в мозгу животного прямо перед определенным событием."
В эксперименте, проведенном первым автором Чун-Тинг Ву, аспирантом лаборатории Цзи, крыса ходила по дорожке взад и вперед. После периода отдыха крыса снова пошла по той же дорожке, но когда животное подошло к концу дорожки, она получила легкий шок. После того, как она снова отдохнула, крысу снова поместили на след. На этот раз, однако, когда она приблизилась к концу дорожки, где она прежде получала легкий шок, крыса остановилась и развернулась, избегая пересечения ужасной тропы.
"Перед тем, как крыса впервые пошла по следам, мы вставили крошечные зонды в ее гиппокамп, чтобы записать электрические сигналы, генерируемые группами активных нейронов," Джи сказал. "Записывая эти мозговые сигналы, когда животное впервые шло по следу, мы могли исследовать закономерности, возникающие в его мозгу – мы могли видеть, какие закономерности были связаны с каждым местом на пути, включая место, где животное позже было шокировано."
"Поскольку крыса разворачивается и избегает наступления на конец дорожки после ударов, мы можем разумно предположить, что животное думает о том месте, где оно было поражено током, в тот самый момент, когда оно перестает идти и отворачивается," Джи сказал. "Наши наблюдения подтвердили эту идею."
Когда исследователи в сотрудничестве с соавтором доктором доктором. Калеб Кемере из Университета Райса посмотрел на активность мозга в нейронах в этот момент, они обнаружили, что паттерны всплесков, соответствующие тому месту, в котором крыса получила удар током, снова проявились, хотя на этот раз животное только остановилось и думать о месте.
"Интересно, что по активности мозга мы можем сказать, что животное «мысленно путешествовало» от своего текущего местоположения до места удара. Эти паттерны, соответствующие месту удара, снова проявились в тот момент, когда вспоминается конкретное воспоминание," Джи сказал.
Будущие направления
Следующая цель исследователей – выяснить, является ли выявленный ими паттерн шипов абсолютно необходимым для того, чтобы животные вели себя так, как они.
"Если мы нарушим шаблон, будет ли животное по-прежнему избегать входа в зону, которую оно научилось избегать??" Джи сказал. "Мы также заинтересованы в определении того, как паттерны пиков нейронов места в гиппокампе могут использоваться другими частями мозга, например теми, которые участвуют в принятии решений."
Джи и его коллеги также планируют изучить, какую роль пиковые модели в гиппокампе могут играть в заболеваниях, связанных с потерей памяти, таких как болезнь Альцгеймера.
"Мы хотим определить, изменен ли этот механизм на животных моделях болезни Альцгеймера. Некоторые данные показывают, что дело не в том, что у животных нет памяти, а в том, что они почему-то не могут ее вспомнить. Используя нашу систему для чтения шаблонов всплесков в мозгу животных, моделирующих болезнь, мы надеемся определить, существует ли конкретный шаблон всплесков во время восстановления памяти. Если нет, мы исследуем возможность того, что поврежденные мозговые цепи не позволяют животному вспомнить воспоминания, и рассмотрим способы, позволяющие животному вспомнить определенные модели активности, память, снова."