19:00 
Мозг может повторно использовать некоторые клетки для хранения множества различных воспоминаний, не смешивая их со старыми воспоминаниями и не стирая их, предполагает новое исследование на мышах.
Исследование, проведенное исследователями NYU Langone Health, показало, что примерно каждая четвертая клетка памяти в области мозга, называемой гиппокампом, действует как общий «концентратор», связывающий входящие и исходящие сигналы.
Отчет о результатах был опубликован онлайн 13 мая в журнале Природа.
Ученые давно задаются вопросом, как мозг может быть достаточно гибким, чтобы усваивать новую информацию, и в то же время достаточно стабильным, чтобы не забывать прошлые знания.
Чтобы пролить свет на эту загадку, исследователи сосредоточились на цепочке связанных областей, связывающих гиппокамп, который находится глубоко внутри мозга и помогает организовывать новый опыт в воспоминания, и неокортекс, внешний слой мозга, который хранит долгосрочную информацию. К ним относятся cornus ammonis 3 (CA3), область гиппокампа, которая передает быстро меняющуюся информацию; cornus ammonis 1 (CA1), область гиппокампа, действующая как центральный узел; и ретросплениальная кора, которая играет ключевую роль в навигации и реконструкции сцены.
Команда обнаружила, что меньшинство клеток CA1 гиппокампа (нейроны) переносят большую часть входящих сообщений, отправленных CA3. Затем, когда CA1 посылает сигналы в ретросплениальную кору, те же самые клетки срабатывают по другой схеме, создавая отдельный исходящий канал.
Таким образом, входящие и исходящие сообщения остаются отдельными, даже несмотря на то, что они повторно используют многие из одних и тех же нейронов, подобно тому, как электронный коммутатор может обрабатывать множество вызовов, не пересекая линии. Такая установка может помочь ретросплениальной коре сохранить стабильность своей карты, в то время как две другие области продолжают учиться на собственном опыте.
Наши результаты помогают объяснить, как память может быть одновременно изменяемой и долговечной. Изменяя то, как одни и те же клетки активируются вместе, а не включают новые клетки, мозг может сохранять информацию организованной и защищать старые воспоминания».
Хоакин Гонсалес, доктор философии, соавтор исследования, научный сотрудник кафедры психиатрии Медицинской школы имени Гроссмана Нью-Йоркского университета.
Дополнительные результаты показали, что ключевые нейроны CA1, которые отвечают за дневную коммуникацию, остаются активными ночью во время сна, в мозговых событиях, известных как острые волновые пульсации.
Поскольку одно и то же ядро клеток отвечает как за обработку данных в дневное время, так и за воспроизведение в ночное время, путь от гиппокампа к коре головного мозга может оставаться открытым и способствовать укреплению воспоминаний.
"Наше исследование показывает, как обучение и консолидация памяти могут сосуществовать в одной и той же сети", - сказал соавтор исследования Михай Вёрёслакос, доктор медицинских наук, научный сотрудник Нью-Йоркского университета. "Наше открытие стало возможным благодаря тому, что мы впервые смогли записать сотни отдельных нейронов во всех ключевых областях одновременно у животных, которые двигались естественным путем".
"Наше открытие "переключателя памяти" глубоко в гиппокампе может дать ключ к разгадке того, как цепи памяти выходят из строя при болезни Альцгеймера и других состояниях, которые влияют на способность мозга вспоминать события и находить места", - говорится в исследовании. состарший автор Чжэ С. Чен, доктор философии, профессор кафедры психиатрии и неврологии Медицинской школы имени Гроссмана Нью-Йоркского университета.
В ходе исследования исследовательская группа научила шесть мышей бегать взад и вперед по прямой дорожке с водными поощрениями на каждом конце. Пока животные исследовали местность, ученые использовали электроды высокой плотности для одновременной записи активности сотен нейронов. Они также отслеживали положение грызунов, чтобы они могли. Сопоставьте каждый всплеск мозговой активности с поведением мыши в этот момент.
Затем команда искала общие закономерности активности между областями, чтобы увидеть, как сигналы от CA3 преобразуются CA1, прежде чем достичь ретроспленальной коры головного мозга. В дополнительных сеансах исследователи записывали мышей, пока они спали, и обнаружили, что закономерности бодрствования воспроизводились много раз, но по-разному в гиппокампе, гиппокампе и неокортексе.
По словам авторов, это так. Результаты могут помочь решить серьезную проблему, с которой сталкиваются инструменты искусственного интеллекта (ИИ), которые имеют тенденцию «забывать» то, что они узнали при обучении новым задачам.
"Показывая, как мозг млекопитающих может сохранять воспоминания во время обучения, наше исследование может предложить биологический план для разработки технологии искусственного интеллекта следующего поколения, которая может постоянно обновляться, не перезаписывая то, что она уже приобрела", - сказал со-старший автор исследования Дьёрдь Бужаки, доктор медицинских наук, профессор Биггса. Нейробиолог из Медицинской школы имени Гроссмана Нью-Йоркского университета и член Института трансляционной нейронауки Лангоне при Нью-Йоркском университете.
Доктор Бузсаки, который также является сотрудником кафедры неврологии школы, сказал, что следующий план исследователей — изучить, появляются ли подобные распределительные каналы в других цепях памяти.
