Нейробіологи розібралися, чому нові спогади не витісняють старі

Нейробіологи розібралися у тому, чому в нормі утворення нових спогадів не призводить до втрати старих. Як виявилося, так стається тому, що процеси формування нових спогадів і збереження старих відбуваються не одночасно, а чергуються під час повільної фази сну. Поки дослідження провели на мишах, але пам’ять є подібною у всіх ссавців, тож науковці припускають, що схожі процеси відбуваються і в мозку людей під час сну. Тому відкриття може знайти застосування в лікуванні порушень пам’яті, таких як деменція. Дослідження опублікували в журналі Nature.

Як мозок розділяє нові та старі спогади?

Науковцям вже відомо, що під час сну мозок відтворює спогади, щоб сприяти їхньому закріпленню. Під час цього процесу активуються вузли в гіпокампі, пов’язані з конкретними спогадами, а пізніше ця інформація закріплюється у неокортексі, тобто новій корі головного мозку. Відтворення спогадів у гіпокампі можна відстежувати за коливаннями активності його нейронів, які називаються різкими мозковими хвилями.

Але дослідники протягом довгого часу намагаються з’ясувати, як старі та нові спогади не перемішуються під час цього процесу відтворення, а також чому нові спогади з часом не замінюють старі. Одним з припущень було те, що різні спогади обробляються в різний час. Щоб перевірити його, науковці Корнелльського університету у США вивчили активність мозку під час сну на мишах, у яких можна спостерігати за настанням різних фаз сну, які характеризуються швидким або повільним рухом очей, адже миші сплять з частково розплющеними очима.

Що показали експерименти з блокуванням пам'яті?

Спершу науковці перевіряли, як рух очей і звуження чи розширення зіниць під час фази повільного сну пов’язані зі змінами активності у гіпокампі мишей. Для цього під час сну вимірювали електричні імпульси в цій ділянці мозку та виявили, що звуження зіниць було пов’язаним з зовнішніми збудливими імпульсами, тоді як їх розширення — з процесами гальмування у гіпокампі. Це відкриття підтверджує гіпотезу про те, що фаза повільного сну не є монотонним процесом, а має власні підфази, які чергуються щохвилини.

Далі дослідники застосували методи оптогенетики, щоб за допомогою світла пригнічувати активність генетично модифікованих нейронів під час фаз звужених або розширених зіниць. Як виявилося, пригнічення різких мозкових хвиль під час фази звужених зіниць призводило до забування мишами дороги до винагороди у вигляді їжі, яку вони вивчили напередодні. Це означає, що активність мозку у фазі звужених зіниць була ключовою для закріплення нових спогадів.

Натомість пригнічення мозкових хвиль під час фази розширених зіниць не призводило до забування мишами нещодавніх спогадів. Дослідження активності мозку показало, що під час фази розширених зіниць мозкові хвилі з’являлися у тих ділянках гіпокампа, які пов’язані зі старими спогадами. Таким чином, закріплення нових і відтворення старих спогадів у мишей керується мікроструктурою повільної фази сну: чергуванням фаз звужених і розширених зіниць відповідно.

Як це відкриття допоможе лікувати хвороби пам'яті?

Нове відкриття дає відповідь на фундаментальне питання щодо пам’яті ссавців: як мозок сортує старі та нові спогади й чому вони в нормі не перемішуються. Науковці певні, що такі результати підтвердяться й на інших тваринах, а також — на людях. Це допоможе лікувати порушення пам’яті, такі як деменція та найпоширеніша її форма — хвороба Альцгеймера. Наприклад, медики зможуть стимулювати гіпокамп під час окремих фаз сну, щоб посприяти закріпленню нових або збереженню старих спогадів.

Як мозок обробляє спогади

😴 Нещодавнє дослідження показало, що дихання уві сні сприяє синхронізації мозкових хвиль у гіпокампі, які упорядковують спогади.

📖 Також відомо, що мозок людей розділяє спогади подібно до розділів у книзі, залежно від місця дії та учасників цих спогадів. Це може сприяти кращому навчанню та боротьбі з деменцією.

🧠 У мозку мишей виявили здатність зберігати спогади з раннього дитинства, хоча він і не може їх відтворювати. Така неможливість виявилася пов’язаною з імунною реакцією, яка є й у людей.

🙅‍♀️ Науковці простежили за мозковою активністю під час неправильного пригадування у пацюків, а також змогли створити хибні спогади в каракатиць та джмелів.

📔 А про те, чому ми схильні згадувати минуле кращим, ніж воно було насправді, та чи є ностальгія поганим явищем, ми розповідали в матеріалі «Раніше було краще».

---