Нейроны переднего таламуса восстановили рабочую память у старых мышей

Восстановление нейронов передних ядер таламуса позволило старым мышам успешнее выполнять задание на пространственную рабочую память, говорится в исследовании, опубликованном в журнале PNAS. Ученым удалось выборочно активировать клетки этой области мозга и определить цепь передачи сигнала при работе этого типа памяти. В эту цепь вошли также нейроны пресубикулума гиппокампа и энториальной коры.

Старение клеток мозга связывают с ухудшением многих когнитивных возможностей: принятия решений, памяти, ориентации в пространстве и других. В частности, исследования показывают, что с возрастом ослабевают функциональные связи в клетках ядер переднего таламуса — области мозга, которая участвует в формировании сразу нескольких типов памяти. Так, часть этих ядер — антеродорсальные, расположенные в задней части — связали с контекстуальной памятью и ее специфичностью, а также объяснили их роль в развитии шизофрении. А вот о функциях антеродорсальных ядер таламуса в формировании памяти до сих пор известно было мало.

Исследователи из институтов Броуда и Макговерна в Кэмбридже под руководством Дираджа Роя (Dheeraj S. Roy) изучили работу этих ядер у мышей и их связь с рабочей памятью. Для этого ученые создали трансгенных животных, в которых могли контролировать работу генов антеродорсальных ядер таламуса. Сначала биологи встроили в геном животных ген рекомбиназы Cre — фермента, который «вырезает» участки ДНК между определенными последовательностями. Чтобы такая система работала только в клетках ядер таламуса, ген рекомбиназы совместили с промотором гена C1QL2 — он активен только в этой области мозга. При помощи рекомбиназы ученым удалось активировать ген ионного канала, который открывается в ответ на зеленый свет. Таким образом биологи выборочно активировали нужную часть нейронов таламуса при помощи зеленого лазера, направленного прямо на мозг через отверстие в черепе.

Когда нужную линию мышей наконец получили, животным предложили пройти тест на рабочую память: их поместили в начало Т-образного лабиринта, чтобы те выбрали путь в один из рукавов. После этого животных помещали в лабиринт снова и вознаграждали пищей, если те выбирали противоположный рукав. Таким образом, мыши использовали свою рабочую память — запоминали, в каком рукаве были только что, чтобы выбрать противоположный. Эксперименты показали, что животные хуже выполняли тест, когда нейроны антеровентральных ядер не были активны (p<0,05) — то есть подтвердили их роль в механизмах рабочей памяти.

Чтобы исследовать цепь передачи сигналов от антеровентральных ядер, ученые проверили еще несколько областей — также подавили активность клеток в них и провели эксперимент с лабиринтом. Единственным регионом, отключение которого повлияло на прохождение теста, стал парасубикулум гиппокампа — область, которая сообщается с энториальной корой. Поскольку энториальная кора известна своей связью с рабочей памятью, исследователи предположили, что именно цепочка из нейронов антеровентральных ядер, парасубикулума и энториальной коры и ответственна за эту когнитивную функцию. Это подтвердили и эксперименты — отключение нейронов энториальной коры, входящих в эту цепь, также помешали мышам правильно выбрать рукав лабиринта.

Наконец исследователи попробовали восстановить рабочую память у старых четырнадцатимесячных мышей, дополнительно стимулируя антеровентральные ядра таламуса. Оказалось, такая стимуляция действительно «спасает» память мышей и те проходят лабиринт также хорошо, как и молодые мыши двух месяцев (p<0,05).

Рабочая память связана еще и с многими другими когнитивными и физиологическими функциями. Так, например, недавно удалось показать, что внимание и рабочая память процессируются в префронтальной коре одинаково. Также ученые считают, что чрезмерная загрузка рабочей памяти может мешать сосредоточиться.

Анна Муравьёва