Переход воспоминаний из кратковременной памяти в долговременную происходит благодаря совместной активации гиппокампа и различных отделов коры больших полушарий в высокочастотном ритме. Это выяснили американские ученые, которые проследили за процессом консолидации на примере крыс при помощи инвазивного метода записи электрической активности их головного мозга. Статья опубликована в журнале Science.
Консолидация (переход из кратковременной памяти в долговременную) воспоминаний происходит благодаря связи между гиппокампом и неокортексом — частью коры больших полушарий млекопитающих, отвечающей за высшие когнитивные функции. Считается, что такая связь происходит благодаря совместной активностью гиппокампа и коры больших полушарий в высокочастотном (от 100 до 150 Гц; такую активность еще называют «пульсациями») ритме, которая характерна для фазы медленного сна. Точная роль таких совместных «пульсаций» в процессе перехода воспоминаний из кратковременной памяти в долговременную, однако, до сих пор до конца не изучена.
Авторы новой работы изучили роль электрической активности головного мозга в высокочастотном ритме в процессе консолидации во время сна на примере крыс. Для этого ученые использовали NeuroGrid — инвазивное устройство, записывающее вызванные потенциалы головного мозга напрямую с его поверхности. Такой метод позволяет получить точную активность нейронов, не рискуя при этом пространственным или временным разрешением.
Исследователи обнаружили совместную высокочастотную активацию гиппокампа и различных отделов головного мозга, среди который медиальная префронтальная кора, отвечающая за управление когнитивной и моторной деятельностью, а также задней теменной коры (отдел коры больших полушарий, участвующий в планировании движений).
Далее ученые проверили роль совместной активности гиппокампа и неокортекса в процессе формирования воспоминаний пространственной памяти. Для этого они обучили крыс находить сыр в специальной конструкции —
— которая состоит из стола со множеством дырочек, в некоторых из которых находится угощение — сыр, а затем, через сутки, проверили их способность извлекать воспоминания из долговременной памяти. Всего в эксперименте участвовали 14 крыс, десять из которых были в активной группе, а четыре — в контрольной (не проходили обучения). Во время сна между обучением и тренировкой ученые обнаружили совместную активность гиппокампа и задней теменной коры среди крыс, проходивших тренировку, — также в высокочастотном ритме.
На основании полученных данных ученые сделали вывод, что высокочастотная электрическая активность гиппокампа и неокортекса во время фазы медленного сна участвует в процессе консолидации воспоминаний.
Недавно мы писали о том, как ученые (при участии нобелевского лауреата Судзуми Тонегавы) обнаружили в мозге мышей нейронный коррелят извлечения воспоминаний: об этом вы можете прочитать здесь. В другой нашей заметке вы можете узнать о том, как формируются воспоминания в эпизодической памяти.
Елизавета Ивтушок
А вот амфибии не в восторге
Чаще всего животные в зоопарках относятся к посетителям нейтрально: присутствие или отсутствие гостей не меняет привычного поведения животных или их физиологических показателей. Однако некоторым везет больше — например, слоны лучше всего реагируют на людей и не испытывают их отрицательного влияния. А вот амфибии в этом вопросе — на другом полюсе. К таким выводам пришли ученые, которые проанализировали 105 научных исследований, посвященных влиянию посетителей зоопарка на их обитателей (исключая приматов). Исследование опубликовано в журнале Animals. Посетители зоопарка по-разному влияют на его обитателей. Наличие или отсутствие людей, расстояние, на которое они приближаются к животным, их поведение, создаваемый шум, форма взаимодействия с животными и даже исходящие от них запахи могут быть источником стресса для животных. В ответ на такой стресс меняются реакции животных, например, они становятся менее активны, чаще избегают встречи с посетителями, а сотрудники зоопарков находят своих подопечных более бдительными, настороженными и отмечают у них больше стереотипных действий/реакций. С другой стороны, посетители могут и положительно влиять на обитателей зоопарков. Тогда животные проявляют повышенный интерес к посетителям и к зонам для посетителей, привлекают к себе внимание гостей зоопарка и даже приближаются к ним. И, наконец, присутствие или отсутствие посетителей может никак не сказываться на животных: поведение или физиологические показатели питомцев зоопарка (например, частота дыхания и сердечных сокращений, уровень кортизола — гормона стресса) не изменяются. Такое разное влияние гостей зоопарка на его обитателей называют эффектом посетителя. Лучше всего исследовано влияние посетителей на приматов, которые испытывают на себе, как положительные, так и отрицательные эффекты от встреч и взаимодействия с гостями зоопарков. Приматы активны, а их поведение разнообразно, поэтому внимание посетителей часто направлено на них. Такие особенности и высокий интерес людей к этим обитателям зоопарков и стали причинами, по которым эффект посетителя наиболее изучен для приматов. Однако Эллен Уильямс (Ellen Williams) из Университета Харпера Адамса и ее коллеги показали, что начиная с 1992 года появляются исследования эффекта посетителя для видов, которые не относятся к приматам. Особенно много таких публикаций авторы отметили в 2021 году, когда было выпущено 24 статьи. Чтобы выяснить это, ученые с помощью статистических методовпроанализировали 105 исследований эффекта посетителей для 252 видов животных, ни один из которых не относился к приматам. Большинство исследованных видов были млекопитающими (56 процентов), 28 процентов — птицами, 1 — беспозвоночными, 4 — рыбами, 9 процентов — рептилиями и 2 — земноводным. Что интересно, если первые в этом контексте работы о млекопитающих не из отряда приматов появились в 1992 году, то первая статья о птицах вышла в 2008 году, а первое упоминание беспозвоночных относится только к 2019 году, амфибий, рептилий и рыб — 2020-2021 годам. Во всех исследовательских работах было 302 интерпретации влияния посетителей. Из них 53 процента интерпретаций были нейтральными, 21 — отрицательными и только 4 — положительными. Оказалось, что лучше всего фактор посетителей сказывается на слонах. В исследованиях с этими животными чаще отмечался положительный эффект посетителя (p< 0,0002) и не отмечался отрицательный. Как предполагают авторы, отсутствие отрицательных реакций у слонов может быть связано с их размерами, по аналогии с обезьянами, среди которых негативно чаще реагировали те, которые по размеру меньше человека. Или же, возможно, что дело в особенностях содержания: как опасных животных, слонов необходимо держать в безопасности и на расстоянии от публики, что могло способствовать снижению негативного воздействия людей на реакции слонов в зоопарках (но не стоит торопиться в вольеры к этим животным, так как авторы предупреждают, что исследований со слонами мало, и все результаты очень предварительны.) Среди млекопитающих (исключая приматов) чаще негативно реагировали непарнокопытные и парнокопытные, сумчатые и ежи. Хотя и хищники, например, львы, тигры, леопарды и сурикаты, наряду с нейтральным и положительным откликом на посетителей, испытывали и отрицательное влияние. Попугаи, которые сами хотят взаимодействовать с людьми, как и слоны, часто имели положительный опыт (p < 0,0002), но и отрицательный — тоже. При этом в целом птицы чаще всего реагировали на посетителей нейтрально, рыбы — нейтрально, амфибии — отрицательно (p < 0,05). В основном критериями оценки эффекта посетителя были изменения в поведении животных: в 95 исследованиях из 105 оценивалось именно оно. Например, в исследованиях отслеживались активность животного или бездействие, характер передвижений, близость к сородичам, близость к посетителям, позитивные социальные взаимодействия, поведение в состоянии покоя, стереотипное или нормальное поведение и бдительность. Также оценивались и физиологические сдвиги — в 26 исследованиях, и физические изменения — в одном исследовании. Поведенческие, физические и физиологические измерения использовались в отношении млекопитающих, поведенческие и физиологические — в отношении птиц. Для рептилий, амфибий, рыб и беспозвоночных использовались только поведенческие наблюдения. Авторы этой работы делают достаточно обобщенные выводы, однако отмечают, что есть и индивидуальные особенности, благодаря которым каждое отдельное животное по-разному переживает опыт взаимодействия с людьми. И о такой разнице сообщали и другие исследователи. Например, слониха Пха из Берлинского зоопарка научилась чистить бананы, когда ее сородичи продолжали есть с кожурой.