Долгое время нейробиологи считали, что воспоминания о местах кодируются специальными «клетками места» в гиппокампе — важнейшем центре памяти. Эти нейроны активируются, когда животное попадает в конкретную среду, создавая своеобразную карту в мозге.
Пространственные воспоминания не статичны в мозге, они «колеблются» со временем
Ученые из Северо-Западного университета обнаружили, что воспоминания о местах постоянно «дрейфуют» в мозге мышей. Используя виртуальную реальность и микроскопию, ученые показали: нейроны гиппокампа меняют свою активность даже при посещении одного и того же места. С возрастом эти изменения становятся все более выраженными и воспоминания о посещении одного и того же места различаются все сильнее, и человек уже не помнит, что когда-то здесь был.
Исследование, проведенное на мышах, показало, что некоторые клетки, участвующие в хранении воспоминаний о местах, остаются стабильными, но многие «дрейфуют» со временем. imaginima via Getty Images
Клетки места в гиппокампе были открыли еще в 1971 году. Эти нейроны активируются, когда животное находится в определенном месте пространства. Долгое время считалось, что эти нейроны стабильны, но оказалось, что это не так.
Пространственные паттерны возбуждения восьми клеток места, записанные из слоя CA1 крысы. Крыса бегала взад-вперед по дорожке, останавливаясь в каждом конце, чтобы съесть небольшое пищевое вознаграждение. Точками отмечены места, где регистрировались потенциалы действия, а цветом — нейрон, испускающий данный потенциал действия.
Однако в 2013 году исследование в Nature Neuroscience поколебало эти представления. Ученые обнаружили, что группа активных нейронов в гиппокампе мыши постоянно меняется, даже когда животное многократно проходит один и тот же лабиринт. Этот феномен назвали «гиппокампальным репрезентативным дрейфом».
Критики предполагали, что изменения связаны с внешними факторами — разными запахами, звуками или скоростью движения. Чтобы проверить это, команда Дэниела Домбека из Северо-Западного университета создала идеально контролируемые условия. Работа опубликована в журнале Nature.
Мышь в виртуальной реальности
Дрейф репрезентаций гиппокампа происходит в знакомой виртуальной среде
Мышей помещали на беговую дорожку, окруженную экранами с виртуальным лабиринтом. Специально подавался одинаковый запах, а белый шум нормализовал звуковой фон. Активность нейронов отслеживали через «окно» в черепе с помощью светящихся веществ.
Только 5-10% клеток вели себя как классические «клетки места», стабильно активируясь в одних и тех же местах. Остальные нейроны постоянно меняли свою активность. Стабильными оказались самые возбудимые клетки, а менее активные были склонны к дрейфу.
Домбек предполагает, что дрейф помогает мозгу разделять похожие события на отдельные воспоминания. Благодаря этому мы можем различать разные визиты в одно место — на работу, в школу или любимый парк. Возможно, этот механизм помогает отслеживать время в эпизодической памяти.
С возрастом нейроны гиппокампа становятся менее возбудимыми. Домбек предполагает, что ухудшение памяти у пожилых людей может быть связано с потерей возбудимости самых стабильных клеток места. Теоретически, поддержание возбудимости нейронов могло бы помочь сохранить память, но эта идея требует дополнительных исследований.