Навык езды на велосипеде не забывается, даже если не садиться в седло десятилетиями, но вспомнить имя одноклассника через столько же лет получается не всегда. Это происходит потому, что моторная память кодируется в мозге иначе, чем имена и факты. Стэнфордские нейробиологи выяснили, как именно формируется двигательная память и что ее стойкость, скорее всего, объясняется тем, что память хранится в виде нескольких копий в различных областях мозга (возможно, не полных). Исследование поможет пролить свет на причину нарушения движений, какие происходят, например, при болезни Паркинсона.
>> У нас есть телеграм-канал Хайтек+. Подписка дает возможность видеть все анонсы самых интересных научных и техно-новостей.
Нейробиология считает, что воспоминания закодированы в мозге в виде паттернов активности сетей, состоящих из сотен или тысяч нейронов, иногда распределенных по отдаленным регионам мозга. Концепция такого следа памяти – или энграммы – существует уже свыше ста лет, но понять, что на самом деле энграмма и как она кодируется, оказалось крайне сложно. Предыдущие исследования показали, что некоторые формы обучения активируют определенные нейроны, и они реактивируют, когда в памяти вызывается сохраненное воспоминание. Однако существуют ли энграммы для двигательных навыков, оставалось неизвестным.
Ученые из Стэнфорда решили разобраться, как группы клеток, похожие на энграммы, участвуют в обучении и запоминании новых моторных навыков, пишет Stanford News.
«Когда вы начинаете играть в баскетбол, вы используете очень разный набор нейронов, каждый раз когда кидаете мяч, но чем лучше становитесь, тем этот набор нейронов становится рафинированней с каждым разом, - сказал Ричард Рот, один из исследователей. – Эти избранные нейронные пути считались основой энграмм памяти, но мы хотели знать, как именно эти пути возникают».
Для этого ученые выдрессировали мышей дотягиваться до подноса с едой через узкую щель. С помощью генетических инструментов они смогли определить, какие нейроны в двигательном отделе мозга активируются в ходе процесса обучения. Пометив эти клетки флуоресцентным маркером, ученые смогли увидеть, играет ли роль этот процесс в позднейших воспоминаниях.
Проверив новый навык через несколько недель, исследователи обнаружили, что те мыши, которые еще помнили навык, демонстрируют повышенную активность в помеченных нейронах. Другими словами, эти нейроны отвечают за кодирование навыка, и ученым удалось наблюдать формирование энграммы.
Для ответа на следующий вопрос – как конкретная группа нейронов стала отвечать за изучение нового навыка, и как она помогает улучшить моторные навыки – ученым пришлось применить двухфотонную микроскопию и понаблюдать за живыми нейронными цепями в действии. Они увидели, как «нейроны энграмм» перепрограммируют себя по ходу обучения мышей. Клетки энграмм двигательной коры получают новые синаптические сигналы – потенциально отражающие информацию о движении лап – и сами формируют новые мощные связи в отдаленном участке мозга, дорсолатеральном полосатом теле.
Впервые в истории нейробиологии человек наблюдал создание новых синаптических путей на той же популяции нейронов в этих двух регионах мозга.
Хотя это исследование и не исключило гипотезу о централизованной памяти, оно придало дополнительный вес противоположной – что память хранится в виде нескольких копий в различных областях мозга. Ученые полагают также, что в случае подавления активности нейронов, которые идентифицируются как часть энграммы двигательной области коры, мышь, скорее всего, будет способна выполнить свою задачу, хотя, возможно, не так быстро.
Особенность моторных навыков – частое повторение, за счет которого навык совершенствуется. Но это не единственная причина его долговечности. Другая, как полагают исследователи, может корениться в вознаграждении, возможно, через нейромедиатор дофамин. Правда, пока это только догадка.
***
Хайтек+ уже много месяцев входит в 30-ку лучших каналов Дзена. Подписывайтесь и рекомендуйте нас друзьям.
