Откритие в неврологията: Учени откриха „комутатора“ в мозъка, който предпазва старите спомени от изтриване

Учени от медицинския център NYU Langone Health откриха механизъм, който може да обясни как мозъкът успява едновременно да съхранява старите спомени и да формира нови. Изследване върху мишки показа, че част от невроните в хипокампуса действат като своеобразен „превключвател на паметта“, който позволява едни и същи клетки да се използват за различни спомени, без да се смесват.

Една от дългогодишните загадки на невробиологията е способността на мозъка да остане гъвкав, за да научава нови неща, като същевременно запазва вече натрупаните знания. За да се доближат до разбирането на този механизъм, изследователите изучават невронните взаимодействия по пътищата, свързващи хипокампуса и неокортекса. Особено внимание е обърнато на областите СА3 и СА1 на хипокампа и връзките им с ретросцендентната кора – област, която участва в навигацията и извличането на пространствени спомени.

Областта CA3 предава бързи и непрекъснати потоци от информация. Проучването установи, че повечето от тези входящи сигнали се събират в малка група неврони CA1 – около една четвърт от общия им брой. След това същите тези неврони обработват и предават информацията към ретроспективния кортекс, но със съвсем различен модел на активност. По този начин се създава независим изходящ комуникационен канал. Тази двойна функционалност позволява на невроните да мултиплицират входящите и изходящите сигнали, без да ги смесват.

Това е подобно на работата на телефонна централа, която е в състояние да обработва множество връзки едновременно, без да позволява пресичане на линиите. Това позволява интегрирането на нови спомени в съществуващите невронни мрежи, без да се разрушава вече съхранената информация.

Освен това същите тези неврони продължават да работят активно и по време на сън. Именно те участват в т.нар. осцилации на острите вълни – процеси, които се смятат за важни за консолидирането на паметта. Изследователите предполагат, че поддържането на активността на един и същ набор от клетки през деня и нощта помага за прехвърлянето на новата информация от хипокампуса към дългосрочното съхранение на кората на главния мозък.

За целите на експериментите учените обучават шест мишки да се движат по специална писта с награди в двата края. С помощта на електроди с висока плътност те записват едновременно активността на стотици неврони и сравняват всеки изблик на активност с поведението на животните. По-късно подобни наблюдения били направени и по време на сън, което им позволило да проследят възпроизвеждането на дневните модели на мозъчна активност.

Авторите смятат, че откритието може да има значение не само за изучаването на болестта на Алцхаймер и други нарушения на паметта, но и за развитието на изкуствения интелект. Съвременните AI системи често се сблъскват с проблема на „забравянето“, когато изучаването на нови задачи води до загуба на по-рано усвоените знания. Механизмът на „превключване на паметта“, открит в мозъка на бозайниците, може да предложи нови подходи за създаване на алгоритми, способни на непрекъснато учене, без да се презаписва вече натрупаната информация.