Гиппокампальная формация — это группа мозговых областей, включая сам гиппокамп и некоторые другие структуры, тесно связанные с ним. Эти области мозга поддерживают важные функции, такие как консолидация воспоминаний, принятие решений, пространственная навигация и формирование опыта.
Большинство исследований в области нейронауки были сосредоточены на том, как гиппокамп поддерживает эпизодическую память и пространственную навигацию. Однако недавние открытия показывают, что эта область мозга также участвует в так называемой композиционной памяти. Этот процесс включает «разбиение» воспоминаний на фундаментальные элементы и их последующее объединение для формирования новых воспоминаний или прогнозирования будущих событий.
Исследователи из Оксфордского университета, Университетского колледжа Лондона и других институтов провели исследование, направленное на изучение того, как гиппокамп поддерживает этот процесс «разбивания» и «переиспользования» воспоминаний. Они использовали комбинацию компьютерного моделирования и записи мозговой активности. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, указывают на то, что гиппокамп влияет на формирование будущего поведения через два взаимосвязанных процесса: композиционную память и гиппокампальную репетицию.
«Гиппокамп играет ключевую роль в памяти, воображении и конструктивном мышлении,» — пишут Джейкоб Джозеф Уоррен и их коллеги в своей статье. «Предыдущие модели предполагали, что нейронные реакции гиппокампа могут быть объяснены с помощью состояний, которые моделируют переходы между опытом. Мы используем моделирование и записи активности гиппокампа, чтобы согласовать эти взгляды.»
Предыдущие исследования показали, что консолидация воспоминаний может поддерживаться процессом, известным как гиппокампальная репетиция. В частности, нейроны в гиппокампе «проигрывают» воспоминания о прошлых событиях, особенно во время сна или отдыха, чтобы облегчить обучение и помочь нам запоминать информацию на более длительный срок.
В рамках своего недавнего исследования, Баккерманс, Уоррен и их коллеги изучили возможность того, что гиппокампальные состояния, то есть математические модели представления опыта в гиппокампе, имеют композиционную природу. Таким образом, мозг может выборочно использовать и перестраивать специфические части воспоминаний, известные как примитивы, чтобы воображать или предсказывать возможные сценарии.
«Мы показываем, что если состояния строятся композиционно из существующих строительных блоков, или примитивов, то реакции гиппокампа могут быть интерпретированы как композиционные воспоминания, связывающие эти примитивы вместе,» — пишут исследователи. «Это позволяет агентам оптимально вести себя в новых средах без необходимости нового обучения, выводя поведение непосредственно из композиции.»
Исследователи также предполагают, что гиппокампальная репетиция способствует консолидации композиционных воспоминаний. Вместо того чтобы быть пассивным процессом памяти, как предполагалось ранее, гиппокампальная репетиция может активно поддерживать формирование гибких воспоминаний, которые позже могут быть разбиты и использованы для прогнозирования будущего поведения.
«Мы прогнозируем роль гиппокампальной репетиции в построении и консолидации этих композиционных воспоминаний,» — пишут исследователи. «Мы проверили эти прогнозы на двух наборах данных, показав, что репетиционные события с недавно обнаруженными ориентирами вызывают и усиливают новые удаленные области активности. Когда ориентир перемещается, репетиция создает новую область активности в том же направлении к новому местоположению. Вместе эти результаты предоставляют основу для понимания композиционных воспоминаний и демонстрируют, что такие воспоминания формируются в процессе гиппокампальной репетиции.»
Это недавнее исследование Баккерманса, Уоррена и их коллег предлагает новый взгляд на то, как гиппокамп позволяет людям использовать свой прошлый опыт для прогнозирования или воображения новых сценариев. В будущем это может вдохновить на проведение дополнительных исследований, направленных на проверку предложенной идеи, что может помочь создать более четкую картину функций гиппокампа.
Литература:
Jacob J. W. Bakermans et al, Constructing future behavior in the hippocampal formation through composition and replay, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01908-3.