В мозге нашли механизм для поиска отличий в «уже виденном»

Нейрофизиологи из Университета Джонса Хопкинса обнаружили, что при обработке информации об уже знакомых местах, которые по каким-либо характеристикам отличаются от ранее виденного, разные участки гиппокампа крыс работают одновременно в двух режимах. В одном участке нейроны «воссоздают» паттерн по знакомым деталям, активируя старое воспоминание об этом месте. А в другом – нервные клетки формируют новое воспоминание, как если бы крыса видела это место впервые. Работа опубликована в журнале Neuron.

Ученые имплантировали электроды в гиппокамп крыс. После чего запускали животных в круговые лабиринты. На протяжении всего маршрута были рассыпаны шоколадные крошки, что позволяло заставить крыс пройти лабиринт полностью. Всего использовалось четыре разных лабиринта – с полом, сделанным из наждачной бумаги, коврового покрытия, клейкой ленты и резины. По бокам лабиринта располагался черный занавес с пришитыми к нему различными предметами. После 10 дней тренировок крысы сформировали когнитивные карты лабиринта, что было подтверждено специфическими паттернами активности нейронов места.

На следующем этапе эксперимента ученые стали приводить лабиринт в движение. Пол лабиринта стал двигаться против часовой стрелки, а занавес – против часовой. Целью этих манипуляций было «запутать» нейроны крыс. С одной стороны – это вроде бы был тот же самый лабиринт, а с другой – положение пришитых к занавесу вещей изменялось, так же как и их положение относительно кучек шоколадных крошек. Как объяснил ведущий автор исследования, это в некотором смысле «напоминает ситуацию, когда мы встречаем одноклассника, которого не видели уже 20 лет, и понимаем, что этот располневший и с длинными седыми волосами мужчина все равно тот же самый, только изрядно изменившийся паренек».

Выяснилось, что в таких  условиях разные участки гиппокампа (подкорковой структуры мозга, отвечающей за память) выполняют одновременно две разные задачи. В области зубчатой извилины и примыкающей к ней зоны CA3 (cornu Ammonis – аммониев рог) происходит процесс так называемой сепарации паттернов (pattern separation), который позволяет отличить одно воспоминание, от множества других, уже хранящихся в памяти. Этот процесс активируется чаще всего в том случае, если мозгу «кажется», что он видит это место впервые.

Параллельно в другой части зоны CA3 начинается процесс «воссоздания» паттерна (pattern completion), в ходе которого по отрывочным и неполным сенсорным данным активируется след памяти об этом уже ранее виденном месте. Иными словами, несмотря на несовпадения ряда признаков, мозг «понимает», что это все то же, хотя и несколько изменившееся место.

Это открытие еще предстоит отдельно интерпретировать (хотя уже сейчас можно предположить, что какой-либо сбой в этом механизме параллельной активации может вести, например, к эффекту

déjà vu

). Однако наиболее важным результатом может стать пересмотр ряда представлений о работе гиппокампа. Ранее нейрофизиологи считали, что зоны, отвечающие за разделение и воссоздание паттернов конкурируют между собой. Первая всегда воспринимает любые комбинации стимулов как новые, а вторая – как альтернативный вариант уже виденного. Соответственно, либо создается новый след в памяти, либо активируется ранее созданный, а новая

формируется лишь как подвариант «уже виденного». Соответственно, активация одной зоны как бы «выключает» другую. Теперь получается, что гиппокамп работает более сложным образом – как многоуровневая система, где параллельно идут два процесса, а затем в зоне CA3 принимается окончательное решение какой из них выбрать. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Американцы составили водную карту поверхности Луны

Основываясь на уточненных спектроскопических данных, американские астрофизики составили первые количественные карты содержания воды на поверхности Луны. Полученные данные показали, что основным источником воды на поверхности Луны является солнечный ветер. А составленные карты могут потом быть использованы для уточнения теоретических моделей поведения летучих веществ на безвоздушных космических объектах. Работа опубликована в Science Advances.