Довгострокові спогади – це питання порядку, а не просто повторення.

Резюме: формування довготривалої пам’яті залежить від внутрішніх неврологічних процесів навчання та повторення подій.
Джерело: NYU
Довготривалі спогади залежать як від повторення подій, так і від складного неврологічного процесу навчання, щоб зберегти ці спогади довготривалими, показує нове дослідження, проведене групою нейробіологів.
Його результати дають більш детальне розуміння того, як формуються ці типи спогадів, а також розуміння того, що може порушити їх створення.

«Повторення є добре задокументованим тригером формування пам’яті — чим більше разів щось повторюється, тим краще воно запам’ятовується», — пояснює Микола В. Кукушкін з Нью-Йоркського університету, провідний автор дослідження, яке опубліковано в журналі Proceedings of the Національна академія наук (PNAS).

«Однак механізми мозку набагато складніші. Наше дослідження показує, що наслідки окремих повторюваних подій взаємодіють більш тонкими способами та відіграють певну роль у формуванні довготривалої пам’яті — нейрони можуть відчувати не лише повторення, але й порядок повторюваних подій і можуть використовувати цю інформацію для розрізнення між різні моделі цих подій у формуванні спогадів».

«Наприклад, нейрони можуть визначити різницю між двома подіями в порядку зростання інтенсивності та тими самими двома подіями в протилежному порядку, формуючи пам’ять, лише якщо інтенсивність зростає з часом», – додає він.
Дослідники, серед яких також були Томас Кер’ю, професор Центру нейронауки Нью-Йоркського університету, і Таснім Табассум, дослідник Нью-Йоркського університету, прагнули краще зрозуміти, що стоїть за добре задокументованим неврологічним процесом, зокрема те, що повторювані події викликають довготривалу пам’ять. де окремі події цього не роблять.

Залишається незрозумілим, як повторювані події взаємодіють одна з одною, формуючи пам’ять.
Щоб дослідити це питання, вчені вивчили Aplysia californica, каліфорнійського морського слимака. Аплізія є модельним організмом для цього типу досліджень, оскільки її прості спогади добре зрозумілі на молекулярному та клітинному рівнях.
Нейрони, які ними керують, можна виділити та дослідити в чашці Петрі, як це зробили автори дослідження, відтворюючи всі основні компоненти формування пам’яті.
Дослідники «навчили» ці нейрони, застосовуючи повторювані хімічні імпульси, які повторювали реакцію Aplysia на подразники, такі як легкі електрошоки, які зазвичай використовуються в експериментах.
Потім вони спостерігали за тривалим зміцненням зв’язків між нейронами, імітуючи, а потім спостерігаючи за формуванням довгострокової пам’яті.

«Навчання з двома пробами — це техніка, за допомогою якої Aplysia або навіть ізольовані нейрони Aplysia можуть сформувати довготривалу пам’ять після двох досвідів», — пояснює Кукушкін, науковий співробітник Центру нейронауки Нью-Йоркського університету та клінічний асистент професора Ліберальні дослідження в Нью-Йоркському університеті.

«Одноразове випробування не має ефекту, але два випробування, якщо вони належним чином розподілені в часі, дають».
У рамках цих експериментів дослідники спеціально досліджували результуючу активність білка ERK, який необхідний для пам’яті.

Раніше вчені вважали, що активація ERK повинна накопичуватися під час процесу навчання. Але в дослідженні PNAS дослідники виявили більш складну динаміку: «перетягування канату» між молекулами, які активують ERK (і, отже, сприяють пам’яті), і тими, які її дезактивують (і, отже, протидіють пам’яті).
Після лише одного випробування, зазначають вони, переважила дезактивуюча сторона «перетягування канату», і активність ERK була затримана, що перешкоджало формуванню пам’яті. Навпаки, друге випробування було необхідне, щоб запобігти зниженню активності ERK, таким чином дозволивши спогадам закріпитися.
Вчені використовували різні варіації процедури навчання — зміни, які по-різному впливали на пам’ять залежно від моделі стимуляції. Вони змінювали «інтенсивність» окремих тренувань, змінюючи концентрацію хімічних речовин, що використовуються для імітації електричних ударів.

Коли тренування з двох спроб включало події різної інтенсивності, лише схема тренування «слабкий-сильний» створювала довготривалу пам’ять, тоді як зворотна послідовність «сильна-слабка» цього не давала. Іншими словами, та сама комбінація випробувань мала ефект лише в тому випадку, якщо її інтенсивність зростала, але не якщо вона зменшувалася з часом.
Вчені припускають, що це може бути еволюційним пристосуванням до пріоритетності пам’яті ескалаційних подразників. Як вони зазначають, події, інтенсивність яких зростає, мають більшу прогностичну силу, ніж події, інтенсивність яких зменшується.

«Формування довгострокової пам’яті залежить від того, яка з двох конкуруючих сторін перетягування канату ERK виграє з часом», — пояснює Кукушкін.

«Але, мабуть, що більш важливо, робота демонструє, що наслідки повторюваних подій не просто накопичуються. Насправді вони мають різні ролі, наприклад, ініціювати та підтверджувати прихильність інформації до довготривалої пам’яті.

«Нейрони можуть відчувати не тільки повторення, але й порядок подразників, і вони використовують цю інформацію, щоб розрізняти різні моделі досвіду».
Фінансування: це дослідження було підтримано грантом Національного інституту здоров’я (1R01MH120300-01A1).
Про це новини дослідження пам’яті:

Автор: Джеймс Девітт
Джерело: NYU
Контакт: Джеймс Девітт – Нью-Йоркський університет
Зображення: зображення є у відкритому доступі
Оригінальні дослідження: закритий доступ.
«Точний час фосфорилювання/дефосфорилювання ERK визначає результат повторення спроби під час формування довгострокової пам’яті» Микола В. Кукушкін та ін. PNAS
Анотація
Точний час фосфорилювання/дефосфорилювання ERK визначає результат повторення проб під час формування довготривалої пам’яті