Звук, запах, слово могут наводнить наш разум воспоминаниями о прошлом опыте. В исследовании пациентов с эпилепсией исследователи из Национального института здоровья обнаружили, что за доли секунды до того, как мы вспомним об этих событиях, крошечные электрические волны, называемые рябью, могут проходить через ключевые части нашего мозга, которые помогают хранить наши воспоминания, создавая основу для успешного восстановления.
"Мы впервые показали, что рябь может быть нервным субстратом, через который человеческий мозг успешно воспроизводит воспоминания," сказал Карим Заглул, М.D., Ph.D., нейрохирург-исследователь в Национальном институте неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья (NINDS) и старший автор исследования, опубликованного в журнале Science. "Эти результаты помогают нам понять, как мозг обрабатывает детали наших прошлых переживаний наяву или эпизодических воспоминаний."
Исследованием руководил Alex P. ВАЗ, Б.S., М.D., Ph.D. студент Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина, который завершал свою диссертационную работу с доктором. Заглул. В течение многих лет доктор. Команда Заглула использовала сетки хирургически имплантированных электродов для записи электрической активности мозга пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией, участвовавших в испытании в Клиническом центре NIH. Записи помогли определить источник эпилептических припадков пациента, а также дали возможность изучить, как мозг кодирует воспоминания.
Как установлено во многих лабораториях, д-р. Команда Заглула знала, что наши эпизодические воспоминания контролируются нейронами по крайней мере в двух разных частях мозга, но они не знали точно, как клетки работают вместе, чтобы восстановить воспоминания. Основываясь на растущем количестве доказательств, они подозревали, что короткие высокочастотные электрические волны, видимые в ряби, могут каким-то образом быть задействованы. Например, два более ранних исследования пациентов показали, что рябь может быть важна для закрепления воспоминаний во время сна.
Затем, в 2017 году, одна группа наблюдала рябь, текущую одновременно в медиальной височной доле (MTL) и неокортексе мозга крыс, и эта активность, по-видимому, играла роль в обучении. Именно тогда ВАЗу пришла в голову идея поискать рябь в куче данных. Команда Заглула собирала у пациентов.
Повторно проанализировав данные, команда также обнаружила пульсирующую активность в ключевых частях мозга пациентов. В частности, они увидели рябь, возникающую почти одновременно в MTL и ассоциативной коре, области неокортекса, которая, как известно, обрабатывает наши переживания. Другими словами, когда они заметили рябь в одном месте, то была большая вероятность, что они найдут их в другом. Напротив, они не увидели доказательств скоординированной активности между MTL и корковыми областями мозга, которые контролируют наши движения и ощущения, что позволяет предположить, что наблюдаемая ими одновременная активность может быть связана с эпизодической памятью.
Затем они проанализировали данные, записанные, когда пациенты играли в игры на память. Для этого пациенты сидели перед экраном и их просили выучить пары слов, например "Палец" а также "иголка." Позже их воспоминания были проверены, когда на экране высвечивалось слово и предлагалось пациенту произнести парное слово. Команда обнаружила, что одновременная пульсация часто происходила за несколько миллисекунд до того, как пациент правильно запомнил пару слов. Никакой координации не наблюдалось, когда пациенты отвечали неправильно, и не происходило, когда пациенты учили пары.
Наконец, команда обнаружила, что синхронизация пульсаций, наблюдаемая до правильного воспроизведения памяти, часто запускала паттерны электрической активности, подобные тем, которые наблюдаются в ассоциативной коре во время обучения. Несколько исследований показали, что когда мы восстанавливаем воспоминания, мозг реактивирует нейронную активность, которая произошла, когда мы впервые пережили событие. Выводы команды показали, что скоординированная рябь между MTL и неокортексом может быть важной частью этого процесса.
"Наши результаты показывают, что скоординированная волновая активность может играть решающую роль в воспроизведении нейронных кодов, стоящих за нашими воспоминаниями," сказал доктор. Заглул.
Доктор. Лаборатория Заглула в настоящее время изучает этот феномен более подробно и надеется понять, как синхронизированная рябь может влиять на другие нейронные сигналы и функции, которые также были связаны с успешным воспроизведением воспоминаний.
Эти исследования были поддержаны программой внутренних исследований NINDS и грантом на обучение NIH (GM007171).