Время изменяет память: как нейроны переписывают воспоминания о местах

Новые данные, полученные в ходе экспериментов с мышами, говорят о том, что воспоминания о местах изменяются с течением времени, переносясь от одних нейронов к другим. Эти результаты опровергают старые теории нейробиологов, считавших, что наши воспоминания фиксируются в мозге на основе строго определённых нейронов. Но как именно происходят эти перемещения? И какое значение это имеет для человеческой памяти?

Традиционные представления о памяти: всё оказалось не так просто

В течение многих лет ученые полагали, что воспоминания о конкретных местах хранятся в определённых клетках гиппокампа — ключевого отдела мозга, ответственного за память и навигацию. Эти клетки назывались "клетками места", и их активность использовалась как своеобразная карта, фиксирующая места и события. Ожидалось, что воспоминания о местах будут оставаться стабильными, как прочная ментальная карта.

"В 1960-х и 1970-х годах мы считали, что воспоминания о пространстве хранятся в определённых нейронах мозга", — вспоминает старший автор исследования, профессор нейробиологии Северо-Западного университета Дэниел Домбек.

Он подчеркнул, что это мнение было общепринятым на протяжении 30-40 лет, пока, около десяти лет назад, не появились новые данные.

Прорывное исследование 2013 года

В 2013 году статья в журнале Nature Neuroscience повергла ученых в замешательство. В ходе исследования, проведенного с использованием новейших методов наблюдения за клетками гиппокампа мышей, было установлено, что представления мозга о местах далеко не такие статичные, как считалось ранее. На самом деле, нейронные группы, активирующиеся при попадании мышей в один и тот же лабиринт, со временем менялись.

Результаты показали, что воспоминания о местах изменяются, а не сохраняются в неизменном виде. Это явление получило название "гиппокампальный дрейф репрезентации", однако многим ученым было трудно принять эту идею.

Новый эксперимент с виртуальной реальностью

Для того чтобы развеять сомнения, команда Домбека провела серию новых экспериментов. Они использовали виртуальную реальность и беговую дорожку, чтобы минимизировать влияние внешних факторов, таких как изменения в запахах или звуках. В каждом раунде эксперимента мыши перемещались по одному и тому же виртуальному лабиринту, и ученые могли точно контролировать скорость их движения.

В ходе эксперимента исследователи фиксировали активность нейронов гиппокампа с помощью специального вещества, которое начинало светиться при активации клеток. Это позволило им в реальном времени наблюдать за процессом и делать выводы.

Результаты исследования

Как ни странно, несмотря на все усилия, исследователи не смогли исключить изменения в активации нейронов. Лишь около 5-10% клеток оставались стабильными, показывая одинаковую активность в каждом раунде. Эти нейроны активировались наиболее легко, и их поведение можно было предсказать по уровню возбудимости. В отличие от них, менее возбудимые клетки значительно чаще проявляли признаки "дрейфа".

"Я был уверен, что, контролируя окружение, мы сможем минимизировать этот дрейф. Однако мы не обнаружили стабильности, на которую рассчитывали", — сказал Домбек.

Почему происходит дрейф?

Почему же память в мозге склонна к таким изменениям? "Это может быть механизм, который помогает мозгу разделять очень схожие воспоминания, чтобы позже извлекать их по отдельности", — предполагает Домбек. Иными словами, если человек многократно посещает одно и то же место, его мозг всё равно будет хранить эти воспоминания как отдельные фрагменты.

Такой механизм может быть и способом мозга отслеживать течение времени. Домбек предполагает, что этот процесс затрагивает не только воспоминания о местах, но и эпизодические воспоминания в целом.

Возможные выводы для людей

Конечно, проведённые исследования касаются в основном мышей, и не все выводы можно безусловно перенести на человека. Однако ученые предполагают, что подобные процессы могут иметь место и в человеческом мозге. Особенно это касается старения, поскольку с возрастом клетки гиппокампа становятся менее возбудимыми. Возможно, это объясняет, почему с годами наша память может ослабевать.

"Если бы мы могли поддерживать возбудимость нейронов на высоком уровне, возможно, мы смогли бы сохранить память на более долгий срок", — заключает Домбек.

Но для того чтобы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу, необходимы дальнейшие исследования.