Нейробиологи из Боннского университета установили, что человеческий мозг использует две независимые группы нейронов для кодирования содержания и контекста событий. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, объясняют, как мозг сохраняет способность узнавать знакомые объекты в различных обстоятельствах и при этом гибко оперировать накопленным опытом.
В ходе работы ученые наблюдали за активностью отдельных клеток мозга у пациентов с резистентной формой эпилепсии. В рамках подготовки к возможному хирургическому лечению в гиппокамп и прилегающие к нему области были вживлены электроды. Это позволило исследователям фиксировать электрические сигналы нейронов в режиме реального времени, пока добровольцы выполняли когнитивные тесты на компьютере.
Эксперимент показал, что за разные аспекты воспоминания отвечают разные клетки. Первая группа, названная нейронами содержания, реагировала на конкретные изображения – например, печенье – вне зависимости от условий задачи. Вторая группа, нейроны контекста, активировалась в ответ на тип поставленного вопроса, игнорируя сам визуальный ряд. Как отмечают авторы работы, у грызунов эти функции часто совмещаются в одних и тех же клетках, однако в человеческом мозге информация распределяется по отдельным нейронным библиотекам.
Ключевым открытием стала фиксация момента координации между этими группами. В ситуациях, когда человек успешно справлялся с заданием, активность нейронов содержания начинала стимулировать нейроны контекста с задержкой всего в несколько десятков миллисекунд. Такой механизм, известный как завершение паттерна, позволяет мозгу восстанавливать полную картину события, даже если в распоряжении имеется лишь часть информации.
По мнению исследователей, именно такое разделение труда обеспечивает высокую адаптивность человеческой памяти. Мозгу не требуется создавать уникальные нейронные связи для каждой новой комбинации ситуации и объекта. Вместо этого он повторно использует существующие концепции, связывая их с нужным окружением в необходимый момент. В дальнейшем ученые планируют изучить, как мозг обрабатывает пассивный контекст, такой как физическая среда, и к каким последствиям приводит преднамеренное нарушение взаимодействия между этими группами нейронов.