Нейробиологи проверили на мышах, чем заполнена их память сразу после рождения, результатами чего поделились на страницах Nature Communications. Выяснилось, что общепринятая концепция tabula rasa не соответствует действительности.
С давних пор исследователи ищут ответ: какое понятие лучше описывает только что появившегося на свет человека — tabula rasa («чистая доска») или tabula plena («заполненная доска»). В основе этой философской концепции лежит фундаментальный вопрос: все ли предопределено с самого начала, или же нас формирует наш опыт? Биология также отражает это противоречие — противоборство генов, задающих общий план строения, и факторов среды, определяющих конечный облик организма.
В поисках ясности в лаборатории профессора Петера Йонаса в Австрийском институте науки и технологий (ISTA) изучили гиппокамп мышей, а именно его центральную сеть, образованную взаимосвязанными пирамидными нейронами поля СА3. Эти клетки сохраняют и извлекают воспоминания благодаря нейропластичности — способности постоянно меняться, например, усиливая или ослабляя свои связи или перестраивая собственную структуру.
В рамках проекта выпускник ISTA Виктор Варгас-Барросо изучал мозг мышей на трех этапах развития:
- сразу после рождения (7–8 день),
- в детстве (18–25 день)
- и у взрослых особей (45–50 день).
Для анализа сетей применили метод локальной фиксации потенциала, который позволяет регистрировать микроскопические электрические сигналы в отдельных частях нейронов — например, в пресинаптических терминалах, посылающих импульсы, или дендритах, которые эти импульсы принимают; внутриклеточные процессы наблюдали с помощью лазера и передовой микроскопии.
Результаты: на ранних этапах сеть СА3 очень плотная, а связи между нейронами выглядят случайными. Однако по мере взросления животных конфигурация меняется — сеть становится более разреженной, но при этом более структурированной и отточенной.
«Это открытие стало для нас большой неожиданностью, — признается Йонас. — Интуитивно ожидаешь, что сеть со временем разрастается и становится плотнее. А мы видим прямо противоположное. Это соответствует так называемой модели обрезки: изначально перенасыщенная сеть проходит через оптимизацию, становясь упорядоченной и эффективной».
Почему так происходит — пока только догадки. По мнению профессора, изначально обширная, «раскидистая» сеть позволяет нейронам быстро и эффективно соединяться друг с другом — а для гиппокампа это критически важно. Ведь он не просто хранит информацию от глаз, носа или ушей — он связывает все это воедино.
«Для нейронов это сложнейшая задача. Изначальная избыточность связей с последующей избирательной обрезкой, возможно, и есть тот самый механизм, который делает такую интеграцию возможной», — объясняет Йонас.
Если бы сеть действительно формировалась по принципу tabula rasa — не имея изначально никаких соединений, — нейроны находились бы слишком далеко друг от друга. Им пришлось бы сначала «отыскивать» друг друга, что сделало бы практически невозможной эффективную коммуникацию.
В мозге нашли «кнопку сброса памяти»
Как рождается память: гиппокамп имеет свою «грамматику», показывает исследование
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX