Как мозъкът запомня точното място и точното време

871
Как мозъкът запомня точното място и точното време

Две проучвания ръководени от изследователи на Югозападен университет в Тексас внасят нова светлина върху това как мозъкът кодира времето и мястото в спомени. Заключенията публикувани в PNAS и Science не само допълват основата на фундаменталните изследвания на паметта, но могат да осигурят основата за нови лечения за борба със загубата на памет от състояния като травматично мозъчно увреждане или болест на Алцхаймер.

Преди десетилетие при плъхове е открита група неврони известни като "времеви клетки". Изглежда тези клетки играят уникална роля в записването на времето когато се случват събития, позволявайки на мозъка правилно да маркира реда на това което се случва в епизодична памет.

Разположени в мозъчната структура хипокампус тези клетки показват характерен модел на активност докато плъховете кодират и припомнят събития, обяснява Брадли Лега, доктор по медицина, доцент по неврологична хирургия в UTSW и старши автор на проучването PNAS. Чрез активиране във възпроизводима последователност те позволяват на мозъка да се организира когато се случат събития. Времето на тяхното активиране се контролира от мозъчни вълни с честота 5 Hz, наречени тета трептения в процес наречен прецесия.

реклама
Хиляди избраха здравето с Omed.bg. Направи го от тук !

Доктор Лега изследва дали хората също имат времеви клетки като използва задача за памет, която поставя изисквания към свързаната с времето информация. Неговият екип наема доброволци от Отделението за наблюдение на епилепсията в Мозъчния институт "Питър О’Донъл младши” в Югозападен университет в Тексас където пациентите с епилепсия се настаняват няколко дни преди операцията за отстраняване на повредени части от мозъка предизвикващи припадъци. Електродите имплантирани в мозъка на тези пациенти помагат на техните хирурзи точно да идентифицират огнищата на припадъци и също така предоставят ценна информация за вътрешната работа на мозъка.

Докато записват електрическата активност от хипокампуса в мозъка на 27 доброволци те изпълняват задачи на принципа свободно припомняне включващи четене на списък от 12 думи в продължение на 30 секунди, разрешаванe на кратка математическа задача, която да ги отвлече от репетирането на думите и след това извикване на възможно най-много думи от списъка за следващите 30 секунди. Тази задача изисква асоцииране на всяка дума с отрязък от време (списъкът, в който е била), което позволява на Лега и неговия екип да търсят времеви клетки. Те не само идентифицирали стабилна популация от времеви клетки, но активирането на тези клетки предсказва колко добре хората успяват да свързват думите във времето. И накрая изглежда, че тези клетки проявяват прецесия при хората както се предвижда.

"Години наред учените предполагат, че времевите клетки са отговорните за събирането на спомените за събития в живота ни. Това откритие подкрепя тази идея."

Във второто изследване Брад Пфайфър, доктор по медицина, асистент по неврология ръководи екип, който изучава местоположението на клетките. Съвкупността от хипокампални клетки както при животните, така и при хората, които записват мястото където се случват събития. Изследователите отдавна знаят, че докато животните пътуват по път, по който са били по-рано невроните кодиращи различни местоположения по пътя ще се активират последователно подобно на времевите клетки активирани в реда на временните събития. Времевите клетки в човешкия хипокампус и енторхиналната кора кодират временна информация и поддържат епизодичната памет. Организирането на временна информация е от решаващо значение за кодирането и извличането на епизодични спомени.

реклама

Докато плъховете активно изследват околната среда клетките за местоположение са допълнително организирани в "мини-последователности" от виртуални локации на местоположения пред плъха. Тези подобни на радарни засичания механизми се случват около 8-10 пъти в секунда и се смята, че са мозъчен механизъм за прогнозиране на непосредствено предстоящи събития или резултати.

Преди това проучване е било известно, че когато плъховете престанат да тичат клетките за местоположение често се активират в дълги последователности, които изглежда повтарят предишния опит на плъха в обратната посока. Макар, че тези събития за "обратното повторение" били известни като важни за формирането на паметта, не е било ясно как хипокампусът успява да произведе такива последователности.

За да определят как тези обратни и напред спомени работят заедно д-р Пфайфър и колегите му поставят електроди в хипокампите на плъхове, след което ги поставят в две различни места - квадратна арена и дълга, права писта. За да ги насърчат да се придвижват през тези пространства поставят шоколадово мляко на различни места. След това анализират клетъчната им активност, за да видят как тя съответства на местоположението им.

Определени неврони се активирали докато плъховете се скитали из тези пространства кодирайки информация за мястото. Същите тези неврони се активирали периодично в същата последователност при връщане в обратната посока.

Въпреки това като разглеждат по-отблизо данните изследователите откриват нещо ново. Докато плъховете се движат през тези пространства техните неврони не само показвали предсказуеми мини-последователности, но и назад, ретроспективни мини-последователности. Последователностите напред и назад се редували помежду си като всяка отнемала само по няколко десетки милисекунди.

"Докато тези животни се придвижваха напред, мозъкът им непрекъснато се превключваше между очакването на това, което ще се случи по-нататък, и припомнянето на това, което току-що се случи, всичко в рамките на част от секундата", казва д-р Пфайфър.

Хипокампалните неврони създават пространствени и времеви "карти" на нашия свят. Мозъчните вълни наречени "тета вълни" помагат да се организира дейността на тези неврони. Редуващи се последователности на бъдещо и минало поведение са кодирани в рамките на хипокампалните тета трептения.

Тези открития установяват клетъчен механизъм за представяне на временна информация в човешкия мозък необходима за формиране на епизодични спомени.

Д-р Пфайфър и неговият екип изучават какви входящи данни получават тези клетки от други части на мозъка, които ги карат да действат по тези модели напред по пътя или обратно. На теория може да е възможно да се използва тази система, за да помогне на мозъка да си припомни къде се е случило дадено събитие с повече достоверност.

По подобен начин допълва д-р Лега, техниките за стимулиране в крайна сметка могат да имитират прецизното моделиране на клетките на времето, за да помогнат на хората по-точно да запомнят временните последователности на събитията. По-нататъшни проучвания както с животински модели, така и с хора могат да помогнат за реализирането на тези цели.

https://neurosciencenews.com


Беше ли полезна тази статия? Моля, споделете я с приятели и ни подкрепете. Така ще можем да правим здравето по-достъпно. Благодаря!



реклама
ЯМР
Коментари

Свързани статии

Може да се абонираш за нашите оферти


Абонирайте се