Нейробиологи выяснили, как воспоминания хранятся в мозге и как это связано с обучением

Ирландские нейробиологи: данные в мозге существуют в виде связей между энграммными нейронами.

Ирландские нейробиологи из Тринити-колледжа в Дублине (который является подразделением Дублинского университета) раскрыли механизм хранения воспоминаний в мозге. Исследование опубликовано в научном журнале Current Biology.

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)01512-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982223015129%3Fshowall%3Dtrue

Специалисты сосредоточились на особых клетках мозга, называемых энграммными нейронами.

Энграмма (греч. ?? — пребывание в каком-либо состоянии или действии + греч. ?????? — всё написанное, запись) — термин, введённый немецким биологом Рихардом Земоном в начале XX века, который означает некую физическую «запись» памяти (материальную основу памяти).

Используя оптогенетические методы, ирландская команда пометила две разные группы энграммных клеток для двух отдельных воспоминаний, а затем проследила, как при обучении между этими элементами формируются новые связи.

Используя оптогенетику, позволяющую контролировать активность клеток мозга с помощью света, ученые продемонстрировали, как эти вновь сформированные связи необходимы для обучения. При этом они определили молекулярный механизм, опосредованный специфическим белком в синапсе, который участвует в регуляции связи между энграммами.

Вот что сообщает сайт Тринити-колледжа:

Как мы учимся? Нейробиологи выяснили, как воспоминания хранятся в мозге

Новая работа группы под руководством доктора Томаса Райана показывает, что обучение происходит посредством непрерывного формирования новых паттернов связи между определёнными «энграммными» клетками в различных областях мозга.

Специально, случайно и даже без умысла мы постоянно учимся, и поэтому наш мозг постоянно меняется. Когда мы перемещаемся по миру, взаимодействуем друг с другом или потребляем медиаконтент, наш мозг впитывает информацию, создавая новые воспоминания.

В следующий раз, когда мы прогуляемся по улице, встретимся с друзьями или столкнемся с чем-то, что напоминает нам о последнем прослушанном подкасте, мы быстро повторно задействуем эту информацию из воспоминаний где-то в нашем мозгу. Но как этот опыт изменяет наши нейроны, позволяя нам формировать новые воспоминания?

Наш мозг — это орган, состоящий из динамичных сетей клеток, которые всегда находятся в состоянии изменения из-за взросления, старения, дегенерации, регенерации, повседневного шума и обучения. Задача ученых состоит в том, чтобы определить «разницу, которая имеет значение» для формирования памяти: изменения в мозге, хранящие воспоминания, называются «энграммами» - они сохраняют информацию для последующего использования.

Это недавно опубликованное исследование было направлено на то, чтобы понять, как информация может храниться в виде энграмм в мозге.

Доктор Клара Ортега-де Сан-Луис, научный сотрудник лаборатории Райана и ведущий автор статьи, опубликованной в ведущем международном журнале Current Biology , сказала:

«Энграммные клетки памяти — это группы клеток мозга, которые, активируемые определенным опытом, изменяются, чтобы включать и тем самым удерживать информацию в нашем мозгу. Реактивация этих «строительных блоков» воспоминаний вызывает вспоминание конкретных событий, связанных с ними. Вопрос в том, как энграммы хранят значимую информацию о мире?»

Чтобы выявить и изучить изменения, которые претерпевают энграммы и которые позволяют нам кодировать воспоминания, группа исследователей изучила форму обучения, при которой два похожих друг на друга опыта становятся связанными по характеру своего содержания.

Исследователи использовали парадигму, в которой животные учились идентифицировать различные контексты и формировать ассоциации между ними. Используя оптогенетические методы, команда пометила две разные популяции энграммных клеток в мозге для двух отдельных воспоминаний, а затем проследила, как обучение проявляется в формировании новых связей между этими энграммными клетками.

Затем, используя оптогенетику, которая позволяет контролировать активность клеток мозга с помощью света, они продемонстрировали, как эти вновь сформированные связи необходимы для обучения. При этом они определили молекулярный механизм, опосредованный специфическим белком, расположенным в синапсе, который участвует в регуляции связи между энграммными клетками.

Это исследование предоставляет прямые доказательства того, что изменения в синаптических связях между энграммными клетками можно рассматривать как вероятный механизм хранения памяти в мозге.

Комментируя исследование, доктор Райан, доцент Школы биохимии и иммунологии Тринити, Института биомедицинских наук Тринити и Института неврологии Тринити-колледжа, сказал:

«Понимание клеточных механизмов, которые позволяют обучаться, помогает нам понять не только то, как мы формируем новые воспоминания или модифицируем уже существующие, но также углубляет наши знания в направлении изучения того, как работает мозг и механизмы, необходимые ему для обработки мыслей и информации.

В нейробиологии XXI века многим из нас нравится думать, что воспоминания хранятся в энграммных клетках или их субкомпонентах. В этом исследовании утверждается, что вместо того, чтобы искать информацию внутри клеток, нам следует искать информацию между клетками, и что обучение может работать путем изменения электрической схемы мозга – не столько как компьютер, сколько как развивающаяся скульптура.

Другими словами, энграмма находится не в клетке; клетка находится в энграмме».

Это исследование было поддержано Ирландским научным фондом, Европейским исследовательским советом; Ирландским исследовательским советом; и Национальным институтом здравоохранения США.

Вы можете прочитать статью на сайте Current Biology.

https://www.tcd.ie/news_events/articles/2023/how-do-we-learn-neuroscientists-pinpoint-how-memories-are-stored-in-the-brain/

Фото: Тринити-колледж

Источник: www.tcd.ie

Комментарии: