Важливі новини щодня — додайте «Експерт» в улюблені джерела Google
Миші зберегли набуті спогади навіть після того, як під час штучної гібернації в їхньому гіпокампі зникло понад половину синаптичних зв’язків. Експеримент підказав ученим, що довготривала пам’ять може залежати не стільки від окремих міцних синапсів, скільки від способу організації цілої нейронної мережі.
Тривалий час одним із головних механізмів формування пам’яті вважалося зміцнення зв’язків між нейронами. Важливу роль у цьому відіграє довготривала потенціація, або LTP, за якої активно задіяні нейронні контакти стають сильнішими.
Однак перед науковцями залишалася загадка. У тварин під час зимової сплячки мозок зазнає значних змін, частина синаптичних зв’язків руйнується, але після пробудження сформовані раніше спогади можуть зберігатися.
За добу зникло понад половину синапсів
Щоб розібратися в цьому феномені, дослідники провели експерименти з лабораторними мишами.
Спочатку тварин навчили двох завдань. Миші мали запам’ятати середовище, в якому отримували легкий електричний стимул, а також місце розташування їжі в лабіринті.
Після навчання вчені ввели тварин у стан штучної гібернації, активувавши спеціальну групу нейронів.
Зміни в мозку почалися майже відразу. Приблизно через 30 хвилин частина синапсів почала зникати, а через 24 години їхня кількість у гіпокампі скоротилася більш ніж наполовину.
Здавалося б, така масштабна перебудова мала вдарити по пам’яті. Але після виходу з гібернації миші продемонстрували протилежне.
Миші прокинулися і все пам’ятали
Тварини й надалі впізнавали середовище, яке раніше було пов’язане з неприємним стимулом. Не забули вони й розташування їжі в лабіринті.
Їхня поведінка практично не відрізнялася від поведінки мишей, які не проходили через штучну гібернацію.
Це показало, що втрата значної частини синаптичних зв’язків сама по собі ще не означає зникнення сформованого спогаду.
Додатковий експеримент зробив результат ще цікавішим. Іншу групу мишей піддали тривалій анестезії та впливу речовини, яка заважає зміцненню синаптичних зв’язків.
У цих тварин теж зникла значна частина синапсів. Проте після процедури пам’ять не збереглася так само добре, як після гібернації.
Що могло врятувати спогади
Під час детальнішого аналізу дослідники помітили групи синапсів, які частіше переживали перебудову мозку під час штучної гібернації.
Серед них були структури, де один нейрон передавав сигнали кільком іншим клітинам, а також скупчення дендритних шипиків, через які нейрони отримують сигнали.
Шипики, пов’язані з одним спогадом, могли групуватися поруч, навіть отримуючи сигнали від різних аксонів. Саме такі організовані кластери виявилися стійкішими.
Причому значення мав не стільки розмір окремого дендритного шипика, скільки його місце в загальній структурі зв’язків.
Це може означати, що довготривала пам’ять тримається не на незмінності кожного окремого синапсу. Важливішою може бути загальна архітектура нейронної мережі, здатна зберігати інформацію навіть після масштабної перебудови.
Нові результати не заперечують ролі LTP у формуванні спогадів. Однак вони ставлять під сумнів уявлення, що саме довговічність окремих міцних синапсів є головною умовою збереження пам’яті на тривалий час.
