Старые воспоминания помогли улиткам лучше запомнить новый опыт

Зоологи выяснили, что после запоминания сильных пищевых стимулов улитки-прудовики лучше запоминают и новые, более слабые, стимулы. Оказалось, это возможно благодаря растущей чувствительности к пищевым стимулам в целом. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Воспоминания принято делить на краткосрочные — те, что сохраняются до нескольких часов, и долгосрочные — те, что можно восстановить и по прошествии более продолжительного времени. Процесс перевода событий из одной категории в другую довольно сложный и энергозатратный, поэтому эволюционно выгоднее было бы подвергать ему только самый важный и релевантный опыт. Именно поэтому можно ожидать, что существует механизм, который помогает животным отличать такой опыт и эффективно его запоминать.

С этой задачей сталкиваются даже улитки — например, прудовики. Они, как и млекопитающие, способны обучаться и запоминать информацию, но их нервная система содержит в сотни тысяч раз меньше клеток, что делает их удобным модельным организмом. Кроме того, они очень быстро учатся — если всего один раз предъявить улитке незнакомое нейтральное вещество в смеси с пищей, та запомнит его и будет ассоциировать с кормлением. 

Ученые из Университета Сассекса под руководством Майкла Кроссли (Michael Crossley) предположили, что на вероятность сохранения события в долгосрочной памяти улиток влияет предыдущий опыт. Чтобы проверить эту гипотезу, они провели два этапа обучения животных. Во время первого тем давали смесь из сахарного сиропа большой концентрации вместе с нейтральным веществом — амилацетатом. Таким образом, улитка училась воспринимать амилацетат как пищу и реагировать соответствующими движениями рта (радулы). Так, информация об амилацетате переходила в долгосрочную память. 

Другой тип обучения — слабый — включал смесь сиропа меньшей концентрации с другим нейтральным веществом (гамма-ноналактоном). Из-за недостаточного количества пищи в смеси второй этап сам по себе не был эффективным – улитка не ассоциировала гамма-ноналактон с питанием. Но все изменилось, когда за четыре часа до него улиткам провели первый (сильный) этап. Несмотря на то, что животные все также сталкивались с гамма-ноналактоном в течение второго этапа впервые, они смогли эффективно его запомнить и ассоциировать с пищей на уровне долгосрочной памяти (p < 0,05). 

Ученые сделали вывод, что предыдущий опыт ассоциативного запоминания усиливает последующее обучение и помогает выделять значимые события для перевода в долгосрочную память. Интересно, что в этом процессе моллюски стали более восприимчивыми к слабым стимулам — чаще реагировали на них глотательными движениями (p < 0,05). То есть предыдущий опыт обучения повлиял на животных уже на уровне восприятия. 

Биологи также исследовали активность нейронов мозга во время запоминания. Оказалось, этот процесс контролируется в мозге улиток параллельными изменениями нейронной активности — одни из них затрагивают нейронные цепи, связанные с памятью, а другие — с восприятием пищевых стимулов. 

Процессы, связанные с памятью изучают не только на улитках, но и на мышах. Так, например, недавно удалось показать, как рабочая память восстанавливается у старых животных — в этом помогла активация нейронов переднего таламуса. Кроме того, на мышах исследовали, как на память и обучение влияет ЛСД.