Долговременная память об определенных местах хранится в головном мозге в так называемых клетках мест. Команда нейробиологов во главе с доктором. Андреа Бургалосси из Центра интегративной неврологии им. Вернера Райхарда Тюбингенского университета (CIN) перепрограммировала такие клетки места у свободно перемещающихся мышей, посылая электрические импульсы непосредственно на отдельные нейроны. После стимуляции эти клетки были перепрограммированы таким образом, что их связанная с местом активность переключилась на то место, где проводилась стимуляция. Исследование сейчас публикуется в Cell Reports.
Как мы узнаем, что случилось с нами вчера или в прошлом году? Как мы узнаем места, где были, людей, с которыми встречались? Наше ощущение прошлого, которое всегда сочетается с осознанием того, что в настоящее время присутствует, вероятно, является наиболее важным строительным блоком нашей идентичности. Более того, от того, что мы не опаздываем на работу, потому что мы не могли вспомнить, где находится офис, до знания наших друзей и семьи, долговременная память – это то, что позволяет нам работать в повседневной жизни.
Поэтому неудивительно, что наш мозг полагается на некоторые очень стабильные представления для формирования долговременных воспоминаний. Один из примеров – воспоминания о местах, которые мы видели. Каждому новому месту наш мозг сопоставляет подмножество нейронов в гиппокампе (центрально расположенная область мозга, имеющая решающее значение для формирования памяти): клетки места. Считается, что память о данной окружающей среде хранится как определенная комбинация активности клеток места в гиппокампе: карта места. Карты мест остаются стабильными, пока мы находимся в одной и той же среде, но реорганизуем их схемы действий в разных местах, создавая новую карту мест для каждой среды.
На сегодняшний день механизмы, лежащие в основе этой реорганизации активности клеток места, остаются в значительной степени неизученными. В 2016 году нейробиологи Тюбингена во главе с доктором. Андреа Бургалосси показала, что безмолвные, спящие клетки могут быть активированы электрической стимуляцией и стать активными местными клетками в мозгу крысы. Основываясь на этой работе, команда продолжила исследование способов формирования ячеек места и теперь представила доказательства того, что клетки места не так стабильны, как предполагалось: на самом деле их можно даже перепрограммировать.
Уникальная в мире установка использует регистрацию и стимуляцию юкстеклеточной ткани – метод, при котором тонкий электрод измеряет и индуцирует крошечные токи вдоль отдельных пространственных клеток – у живых животных, свободно перемещающихся по арене в лаборатории. С помощью этой установки исследователи нацелились на отдельные клетки места в мозгу мыши и стимулировали их в другом месте, чем там, где они изначально были активны. В значительном количестве случаев они обнаружили, что активность локальных клеток может быть “ перепрограммирована ”: клетки перестали активироваться в исходных местах и становились активными в области, где проводилась электрическая стимуляция. Другими словами, перепрограммированные ячейки места с этого момента будут становиться активными всякий раз, когда мышь блуждает к местоположению стимула, но остаются безмолвными в старом местоположении.
"Мы оспорили идею о том, что клетки места – это стабильные сущности. Даже в одной и той же среде мы можем перепрограммировать отдельные нейроны, стимулируя их в определенных местах", говорит Андреа Бургалосси. "Это открытие дает представление об основных механизмах, которые приводят к формированию новых воспоминаний". В ближайшем будущем ученые надеются, что смогут перепрограммировать несколько нейронов одновременно, чтобы проверить пластичность карт мест в целом. "Пока что мы перепрограммировали отдельные нейроны, и было бы интересно узнать, какое влияние это оказывает на карты мест в целом. Мы очень хотели бы знать, какое минимальное количество клеток нам нужно перепрограммировать, чтобы изменить реальный след памяти в мозгу."