Подтверждая более ранние вычислительные модели, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами из Аризоны и Луизианы сообщают, что эпизодические воспоминания кодируются в гиппокампе человеческого мозга отдельными, разреженными наборами нейронов.
Результаты опубликованы в выпуске PNAS Online Early Edition от 15 января.
Эпизодические воспоминания – это воспоминания о прошлых событиях, которые произошли в определенное время и в определенном месте, своего рода мысленное путешествие во времени, чтобы вспомнить, например, прошлую вечеринку по случаю дня рождения или разговор с другом. Кодирование эпизодических воспоминаний происходит в гиппокампе – паре небольших участков в форме морского конька, расположенных глубоко в центральной части мозга, – но точный механизм и количество вовлеченных нейронов неясны.
"Ученые интересуются этими проблемами не только из-за их влияния на модели памяти, но и по причинам, связанным со здоровьем," сказал первый автор Джон Уикстед, доктор философии, заслуженный профессор кафедры психологии Калифорнийского университета в Сан-Диего. "Например, дегенерация в этой области мозга ответственна за потерю памяти на ранних стадиях болезни Альцгеймера."
Викстед вместе с Ларри Сквайром, доктором философии, заслуженным профессором психиатрии, неврологии и психологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего, и его коллегами изучали функцию мозга у 20 пациентов с эпилепсией, которым проводился внутричерепной мониторинг в клинических целях.
В частности, они регистрировали активность одного нейрона, когда участники исследования читали непрерывный поток слов, некоторые из которых повторялись. Участников попросили указать, были ли слова "новый" или "Старый" если они вспомнили, что видели слово раньше. Сильная нейронная активность в гиппокампе, связанная с повторяющимися словами, но не с новыми словами, считалась свидетельством активности, связанной с эпизодической памятью.
Ученые обнаружили, что отдельные эпизодические воспоминания кодируются и представлены сильной активностью небольших (менее 2.5 процентов) и, как правило, неперекрывающиеся наборы нейронов гиппокампа, открытие, которое, возможно, помогает объяснить, почему в прошлых исследованиях не удавалось обнаружить этот процесс. В то же время они отметили, что частота возбуждения или активность оставшихся нейронов гиппокампа (примерно 97.5 процентов) были подавлены – явление, называемое обострением нервной системы. Эти результаты важны, потому что они подтверждают то, что ученые долгое время считали правдой, но для чего не хватало прямых доказательств.
Исследователи также искали связанную активность в миндалевидном теле, соседней области мозга, связанной с эмоциями и эмоциональной памятью. Модели не предсказывают, что эпизодические воспоминания кодируются в миндалине редкими наборами нейронов, как в гиппокампе, и, действительно, ученые не обнаружили там такой активности.
"Если необходимо разработать методы лечения и профилактики проблем с памятью и заболеваний, влияющих на память," сказал сквайр, "будет важно знать, как мозг осуществляет обучение и память: какие структуры мозга важны для памяти и какую работу они выполняют? В нашем исследовании мы обнаружили то, что было бы легко упустить, если бы не теоретические модели памяти, разработанные ранее."