Как наш мозг развивает способность формировать определенные воспоминания? Новаторское доклиническое исследование, проведенное исследовательской группой в Больнице для больных детей (SickKids), возможно, обнаружило молекулярную причину изменений памяти в раннем детстве.
Тип воспоминаний, часто связанных с термином «память», - это воспоминания, основанные на событиях, или эпизодические воспоминания, которые связаны с определенным контекстом. Напротив, воспоминания маленьких детей, как правило, более общие или основанные на «сути» и обычно не имеют конкретной контекстуальной связи.
В исследовании, опубликованном в журнале Science под руководством докторов Пола Франкланда и Шины Джосселин, старших ученых в программе неврологии и психического здоровья в SickKids, исследователи точно определили молекулярные механизмы, лежащие в основе перехода от гистической к эпизодической памяти у мышей. Команда отмечает, что понимание этого изменения, которое обычно происходит у детей в возрасте от четырех до шести лет, может дать новое представление об исследованиях развития ребенка и состояниях, которые влияют на мозг, от расстройства аутистического спектра до сотрясения мозга.
«Исследователи изучали, как развивается эпизодическая память на протяжении десятилетий, но благодаря разработке точных клеточных вмешательств мы впервые смогли изучить этот вопрос на молекулярном уровне», — говорит Франкленд, который также возглавляет канадскую исследовательскую кафедру когнитивной нейробиологии.
Рост перинейрональной сети может вызвать изменения в памяти
У взрослых следы памяти (также известные как энграммы) состоят из 10-20 процентов нейронов, но общий размер этих инграмм удваивается у маленьких детей, при этом от 20 до 40 процентов нейронов составляют энграмму, поддерживающую память.
Так почему же это изменение? Гиппокамп, часть мозга, ответственная за обучение и память, содержит множество нейронов, включая тип тормозных клеток, называемых интернейроном, экспрессирующим парвальбумин (PV). Эти ингибирующие клетки ограничивают размер энграммы и обеспечивают специфичность памяти. Исследовательская группа определила, что по мере созревания этих интернейронов память переходит от общей к более конкретной, и энграммы формируются в соответствующем размере.
Используя технологию переноса вирусных генов, разработанную доктором Александром Дитятевым, руководителем исследовательской группы молекулярной нейропластичности в Немецком центре нейродегенеративных заболеваний, исследователи решили углубиться и изучить причину этого изменения. Они обнаружили, что по мере того, как плотный внеклеточный матрикс, известный как перинейрональная сеть, развивается вокруг этих интернейронов в гиппокампе, интернейроны созревают, изменяя способ, которым наш мозг создает инграммы и хранит воспоминания.
«Как только мы определили перинейрональную сеть как ключевой фактор созревания интернейронов, мы смогли ускорить развитие сети и создать конкретные эпизодические, а не общие воспоминания у молодых мышей», — говорит Джосселин, которая занимает кафедру исследований в Канаде.
Информирование о новых знаниях о функциях мозга и познании
В то время как команда смогла вызвать это изменение в типе памяти, ускорив развитие перинейрональной сети, они также отмечают, что причины разницы в возрасте между гистическими и эпизодическими воспоминаниями не следует упускать из виду.
«Когда вы думаете о том, какой цели служит память, имеет смысл, что память ребенка будет функционировать иначе, чем у взрослого», — объясняет Адам Рамсаран, кандидат наук в лаборатории Франкленда и первый автор исследования. «В три года не нужно запоминать специфику. Память, похожая на суть, помогает детям создать большую базу знаний, которая может стать более конкретной по мере того, как они становятся старше и получают больше опыта».
Основываясь на этих молекулярных открытиях, исследовательская группа ускорила рост перинейрональной сети, обеспечив обогащенную среду, позволяющую формировать специфические воспоминания, открытие, которое помогает информировать исследования развития ребенка, проводимые в SickKids и Университете Торонто.
«Помимо развития памяти, мы также обнаружили аналогичные механизмы созревания, участвующие в различных сенсорных системах мозга», — говорит Франкланд. «Один и тот же механизм мозга может быть использован несколькими различными областями мозга для нескольких разных целей, что открывает новые захватывающие возможности для исследований и сотрудничества».