Неврологи обнаружили два типа клеток мозга, которые помогают нам сохранять воспоминания

Исследователи обнаружили два типа клеток человеческого мозга, которые физически помогают нам формировать воспоминания.

Эти клетки играют важную роль в разделении непрерывного сознательного опыта на отдельные сегменты, которые можно вспомнить в будущем. 

По мере того как мы движемся из прошлого, через настоящее и в будущее, мы формируем автобиографические воспоминания - точки отсчета о себе в определенном месте и времени. Эти воспоминания имеют четкие начала и концы, и мы сшиваем эти нити вместе, чтобы сформировать непрерывное повествование о себе. 

Подобно тому, как мы воспринимаем объекты и субъекты в мире, наши воспоминания имеют четкие границы, и в новом исследовании неврологи задаются вопросом, отражает ли нейрофизиологическое формирование воспоминаний дискретный характер воспоминаний в нашем сознательном опыте. 

Команда собрала данные пациентов с эпилепсией, в мозг которых хирургическим путем были вживлены электроды, чтобы определить, где происходят приступы.

С их согласия пациенты с эпилепсией часто принимают участие в нейронаучных исследованиях благодаря этим полезным внутричерепным электродам. Они позволяют исследователям регистрировать активность отдельных нейронов, пока пациенты смотрят фильмы с "когнитивными границами". 

Хотя в нашей повседневной жизни эти границы могут быть нюансами и менее очевидными, ученые в исследовательских целях сосредоточились на том, что они называют "жесткими" и "мягкими" границами. 

"Примером мягкой границы может служить сцена, в которой два человека идут по коридору и разговаривают, а в следующей сцене к ним присоединяется третий человек, но это все еще часть того же общего повествования", - сказал Уэли Рутишаузер, нейрохирург из больницы Cedars-Sinai, временный директор Центра нейронаук и медицины и соавтор исследования. 

"Разница между жесткими и мягкими границами заключается в размере отклонения от текущего повествования. Это совершенно другая история или новая сцена из той же истории?".

Исследователи смогли обнаружить два типа клеток, реагирующих на эти когнитивные границы: "пограничные клетки", которые реагировали как на мягкие, так и на жесткие границы, и "событийные клетки", которые реагировали исключительно на жесткие границы.

Рутишаузер и его команда считают, что когда активность событийных и пограничных клеток достигает пика, после жесткой границы, когда обе клетки срабатывают, мозг входит в состояние инициации нового воспоминания.

"Пограничный ответ похож на создание новой папки на вашем компьютере", - говорит Рутишаузер.

"Затем вы можете поместить туда файлы. А когда наступает очередная граница, вы закрываете первую папку и создаете другую".

Когда мозгу нужно вернуться к воспоминаниям, он использует пики нейронной активности на этих границах, чтобы найти нужную папку. 

"Когда вы пытаетесь что-то вспомнить, это заставляет клетки мозга разгораться", - говорит Рутишаузер.

"Затем система памяти сравнивает этот паттерн активности со всеми предыдущими пиками активности, которые возникали вскоре после границ. Если она находит похожий, то открывает эту папку. Вы возвращаетесь на несколько секунд назад к этому моменту времени, и то, что произошло тогда, становится ясным".

Затем исследователи проверили свою теорию, спросив участников, видели ли они определенные образы в клипах. Подтверждая подозрения исследователей, участники чаще вспоминали образы, которые следовали за жесткой или мягкой границей, в момент формирования нового воспоминания. 

В другом тесте участников спросили, какое изображение из пары изображений они увидели первым при просмотре кинофрагментов. Участникам было труднее вспомнить правильную последовательность, если изображения появлялись по разные стороны жесткой границы, что говорит о том, что мозг разделил эти изображения на отдельные воспоминания. 

"Вместе эти результаты позволяют предположить, что пограничные и событийные клетки играют две роли в эпизодической памяти; они структурируют воспоминания во время кодирования и служат маркерами периодов времени, которые позже восстанавливаются", - говорят авторы. 

Более того, когда клетки событий срабатывали в такт одному из внутренних ритмов мозга, тета-ритму - волновой форме неврологической активности, которая связана с обучением, памятью и навигацией - участники лучше запоминали порядок изображений, которые они видели. 

Тета-ритмы считаются "временным клеем" для эпизодической памяти", - говорит первый автор исследования, докторант Цзе Чжэн из Гарвардской медицинской школы. 

"Мы думаем, что стрельба событийных клеток синхронно с тета-ритмом создает временные связи между различными папками памяти". 

Таким образом, клетки событий, по-видимому, помогают нам установить временной порядок наших воспоминаний, в то время как пограничные клетки больше вовлечены в распознавание содержания воспоминаний.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.