Експерименти з "телепортацією" пацюків дозволили зрозуміти, як перемикаються спогади

Експерименти з "телепортацією" пацюків - миттєвим уявним переміщенням в інше оточення - допомогли нейробіологам зрозуміти, як пам'ять перемикається з одних спогадів на інші і з'ясувати, що таке перемикання займає 125 мілісекунд.

Про це йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature.

Мозок запам'ятовує зовнішню обстановку шляхом формування стійких ланцюгів взаємодії між нейронами. Ці ланцюги активуються кожного разу, коли в мозок потрапляють сигнали, схожі з тими, у присутності яких ці ланцюжки вперше сформувалися, що і є процесом пригадування.

Ранніші роботи показали, що уявлення про простір пов'язане з комплексами нейронів CA3 і CA1, розташованими в гіпокампі - парній структурі мозку, розташованій у його скроневих відділах. Однак деталі процесу перемикання з одного спогаду на інший при зміні обстановки залишалися неясними.

Карел Єжека і Мей-Брітт Мозері з Норвезького університету науки і технологій та їхні колеги провели серію експериментів на щурах, щоб зрозуміти, як точно відбувається процес пригадування навколишнього оточення і як мозок реагує на його зміну.

Для цього вони створили установку для "телепортації" пацюків - спеціальну коробку, де шляхом зміни освітлення можна було миттєво повністю поміняти спостережувану картину.

"Ми перехитрили щурів. Звичайно, вони не переміщуватися в інше місце, але ми змогли змусити їх повірити, що це відбувається. Особливі прикмети коробки, завдяки яким щури визначали, де вони знаходяться, насправді" конструювалися "за допомогою різних схем освітлення. Ми могли клацанням перемикача змінити один набір характеристик місця на інше", - пояснює Мозер.

Дослідження активності мозку щурів за допомогою імплантованих електродів показало, що тварини справді повірили, що вони переміщаються між двома різними кімнатами: перемикання призводило до повної перебудови карти активності "нейронів місця" в гіпокампі. При цьому ніякого середнього положення між ними не було - одночасно могла бути активною тільки одна карта.

Разом з тим, учені виявили короткий період коливань між станами тимчасової роздвоєності між ними - ланцюг, пов'язаний із поточною та попередньої обстановкою, які якийсь час "конкурують" один з одним, перш ніж той, що відповідає ситуації, займе своє місце.

Це коливання може тривати близько 125 мілісекунд, що займає приблизно один цикл тета-ритму, одного з головних ритмів активності головного мозку.

На думку вчених, цей період коливань може служити засобом для корекції помилок у присутності слабких або двозначних зовнішніх сигналів.

Раніше Мей-Брітт Мозер та її колеги під час серії експериментів змогли виявити в гіпокампі структури, відповідальні за сприйняття простору - групи "клітин місця", "клітин напрямку" і "клітин координатної сітки".

Тепер їм вдалося з'ясувати, як відбувається перемикання між спогадами, "записаними" за допомогою цих структур.

"Ми ще тільки починаємо окреслювати контури механізмів, які створюють світ наших думок", - говорить Мозер.