Перезапись страшных воспоминаний мышей разорвала связь с изначальной нейронной сетью

Нейроны, хранящие страшное воспоминание мышей, поменяли паттерн кодирования после терапии угасанием страха, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances. Биологи обнаружили нейроны страха и нейроны угасания в минадлине и прелимбической коре мышей и показали, что при перезаписи страшных воспоминаний они работают согласованно. В результате этой активности страшные воспоминания забылись и сменили паттерн кодирования.

Вспоминать о страшном опыте неприятно, в особо тяжелых случаях такие воспоминания способны даже вызывать посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Ежегодно ПТСР регистрируют у одного процента населения — у тех, кто стал жертвой насилия, пережил катастрофы и аварии или другие страшные события. Для таких людей существуют триггеры, которые напоминают им о произошедшем и запускают тревожные и панические состояния: скопления людей, хлопки, замкнутые пространства.

К счастью, страшные воспоминания можно попытаться стереть. Один из способов, который показал эффективность на животных, — вмешательство в реконсолидацию (перезапись) памяти. Это можно сделать двумя способами: непосредственно страшным стимулом из воспоминания (например, ударом током), или же элементами контекста страшного события (то же помещение). После этого последовательно воспроизводят его триггеры в отсутствии самого травмирующего события — терапию «угасанием страха» (fear extinction). Это позволяет разорвать связь между травмирующим событием и триггерами, что способствует снижению тревожности.

Известно, что травма (как и любой опыт) оставляет в мозге след в виде физиологических изменений в нейронах некоторых областей мозга — энграмму. При угасании страха активность нейронов энграммы меняется, и воспоминание не воспроизводится. В этом, в свою очередь, участвуют нейроны угасания — они есть в миндалине и зубчатом ядре. Однако до сих пор не было понятно, что именно происходит с клетками энграмм в процессе угасания: меняется ли паттерн кодирования воспоминания, стирая свою связь с энграммой, или же ее активность просто подавляется клетками угасания.

Исследователи из Университета Шаньдуня под руководством Шуай-Вэй Тенг попытались ответить на этот вопрос. Для этого они провели эксперимент на мышах. Сначала животные запоминали связь звукового сигнала с неприятными последствиями — после звука мышей били током по лапкам. После такого обучения мыши реагировали на звук испугом.

Далее страшный опыт ученые постарались стереть из памяти при помощи угасания страха. Так, они запускали процесс реконсолидации при помощи звука или самого удара током, и далее воспроизводили только звук. Через некоторое время мыши переставали его пугаться, потому что больше не связывали его с ударами.

Во время перезаписи памяти биологи определили клетки энграммы страха (активные во время припоминания) и клетки угасания (активные при перезаписи воспоминания). Для этого они избирательно пометили те нейроны минадлины и прелимбической коры, которые были активны в процессе эксперимента. Это оказалось возможным благодаря генетической модификации мышей — в их геном встроили последовательность, которая активирует синтез флуоресцентного белка при электрической активации клетки. Оба типа клеток удалось обнаружить и в миндалине, и в прелимбической коре.

Чтобы узнать, как клетки угасания воздействуют на клетки энграммы, чтобы стереть воспоминание, ученые отследили активность обеих групп клеток во времени. Активности двух групп клеток сравнили при помощи косинусного сходства сигналов во времени. Оказалось, их активность действительно согласуется. Интересно, что два подхода к возвращению воспоминания — самым страшным стимулом (током) и связанным с ним стимулом (звуком) — задействовали разные зоны мозга: миндалину и прелимбическую кору соответственно.

Чтобы проверить, как перезапись воспоминания с терапией влияет на энграмму, исследователи пометили ее клетки и искусственно активировали. Оказалось, после терапии, даже искусственная активация клеток страха не напугала мышей — они не демонстрировали реакцию замирания. Это свидетельствует о том, что кодирование воспоминания изменилось и оно больше не связано со старой энграммой. Биологи считают, что исследование механизмов забывания может помочь в терапии ПТСР и тревожности.

В записи страшных воспоминаний участвуют не только миндалина и прелимбическая кора. Недавно биологи выяснили, что в их перезаписи ключевую роль играет связь миндалины с гиппокампом. Другой важный регион мозга, участвующий в формировании воспоминаний — таламус. Так, например, недавно удалось показать, что его активация помогает восстанавливать рабочую память у пожилых мышей.