Мозг синиц создаёт нейронные "штрих-коды", которые помогают вспомнить тысячи мест, где они что-то прятали
Способность мозга создавать и хранить воспоминания довольно загадочна. Памяти не всегда можно доверять, и все же она имеет решающее значение для выживания. Запоминание того, где хранятся продукты в неурожайные зимние месяцы, является необходимостью для многих животных, включая черношапочных синиц. Новое исследование предполагает, что эти птицы с безупречной памятью используют систему, подобную той, которую вы, вероятно, видели в продуктовом магазине. Похоже, что они запоминают каждое место для еды, используя активность клеток мозга, которая функционирует аналогично тому, как работает штрих-код. Результаты описаны в исследовании, опубликованном 29 марта в журнале Cell.
“Мы видим мир через наши воспоминания об объектах, местах и людях, - говорит соавтор исследования, нейробиолог Колумбийского университета Дмитрий Аронов. - Воспоминания полностью определяют то, как мы видим мир и взаимодействуем с ним. Благодаря этой птице у нас есть способ понимать память невероятно упрощенным способом, и, понимая их память, мы поймем кое-что о самих себе”.
"Гении памяти"
Учёным давно известно, что гиппокамп головного мозга необходим для хранения эпизодических воспоминаний, например, о том, где припаркована машина или где хранится еда. Было сложнее понять, как эти воспоминания кодируются в мозге, поскольку трудно понять, что животное может помнить в конкретный момент.
Чтобы обойти эту проблему, в новом исследовании рассматриваются синицы с черными шапками. Арнов называет этих птиц “гениями памяти” и мастерами эпизодической памяти. Большинство синиц живут в холодных местах, но не мигрируют зимой, как другие птицы. Их выживание зависит от того, помнят ли они, где они прятали еду летом и осенью, причем некоторые птицы делают до 5000 таких тайников каждый день.
“Каждый тайник - это четко определенный, явный и легко наблюдаемый момент времени, в течение которого формируется новое воспоминание, - говорит Аронов. - Сосредоточившись на этих особых моментах времени, мы смогли выявить паттерны активности, связанные с памятью, которые раньше не были замечены”.
"Штрих-код" гиппокампа
В рамках исследования команда построила в лаборатории крытые арены, вдохновленные естественной средой обитания птиц. Во время экспериментов синица с черной шапочкой инстинктивно прятала семечки подсолнуха в отверстия на аренах, в то время как команда отслеживала активность гиппокампа птицы, используя имплантированную систему записи. Это устройство позволяло команде наблюдать за мозгом, пока птицы свободно передвигались, и было удалено между сеансами записи. В то же время шесть камер фиксировали полет синиц, а система искусственного интеллекта автоматически отслеживала, как они прячут семена.
“Это поразительные паттерны активности, но они очень кратковременны — в среднем всего около секунды, - говорит соавтор исследования и научный сотрудник в докторантуре Сельман Четти. - Если бы вы не знали точно, когда и почему это произошло, было бы очень легко их не заметить”.
Они заметили, что нейроны гиппокампа срабатывают по уникальной схеме каждый раз, когда синицы хранят еду в определенном месте. Каждое воспоминание было помечено уникальным рисунком в гиппокампе, который загорался, когда птица доставала припрятанную еду. Команда назвала эти шаблоны штрих-кодами, поскольку они представляют собой очень специфические метки индивидуальных воспоминаний.
“Например, штрих-коды двух разных тайников не коррелируют, даже если эти два тайника находятся рядом друг с другом”, - говорит Аронов.
Эти штрихкоды также возникают независимо от другой активности нейронов гиппокампа, называемых ячейками места. Эти клетки кодируют воспоминания о местоположениях в мозге. Каждый из этих псевдокодкодов оставался отдельным, даже для тайников, которые были спрятаны в одном и том же месте, но в разное время, или в соседних тайниках, которые были сделаны в быстрой последовательности.
“Многие исследования гиппокампа были сосредоточены на клетках места, за открытие которых в 2014 году была присуждена Нобелевская премия, - говорит Аронов. - Я не знаю, что это за клетки... Итак, в этой области предполагалось, что эпизодическая память должна иметь какое-то отношение к изменениям в ячейках места. Мы обнаружили, что ячейки места на самом деле не меняются, когда птицы формируют новые воспоминания. Вместо этого во время хранения пищи наблюдаются дополнительные паттерны активности, помимо тех, которые наблюдаются с помощью ячеек размещения".
Что это может означать для людей
По мнению команды, вопрос о том, используются ли эти паттерны мозгом для управления поведением, и как именно, остается открытым. Не совсем ясно, активируют ли синицы "штрих-коды" и используют ли эти воспоминания для принятия решений о том, куда двигаться дальше.
В будущих исследованиях команда надеется увидеть, активируют ли птицы эти шаблоны, похожие на штрих-код, при поиске тайников в более отдаленных местах или в более сложных условиях. Они также планируют записывать активность мозга, пока птицы будут делать выбор, какой тайник посетить.
Команда учёных также хочет знать, широко ли используется эта тактика штрихкодирования среди других животных, включая нас самих, поскольку память является важнейшей частью человеческого опыта.
“Если вы подумаете о том, как люди определяют себя, кем они себя считают, о своем самоощущении, то эпизодические воспоминания о конкретных событиях играют центральную роль в этом, - говорит Четти. - Это мы и пытаемся понять”.
Буду несказанно благодарен если, зайдя однажды, останетесь с каналом навсегда.
Желающие поддержать канал, в ЧЕТВЁРТЫЙ раз поднимающийся из дзеновских руин, могут присылать донаты.
Номер карты Сбербанка — 2202 2068 8896 0247 (Александр Васильевич Ж.). Пожалуйста, сопроводите перевод сообщением: «Для Каморки».
