Дендритные шипики: ключ к пониманию того, как воспоминания связаны во времени

Если вы когда-нибудь замечали, что воспоминания об одном и том же дне кажутся связанными, а события, произошедшие с разницей в несколько недель, кажутся отдельными, новое исследование раскрывает причину: наш мозг физически связывает воспоминания, которые происходят близко по времени, не в телах клеток нейронов, а скорее в их шипиковых отростках, называемых дендритами.

Это открытие стало результатом исследований на мышах, в ходе которых ученые наблюдали за формированием памяти с использованием современных методов визуализации, включая миниатюрные микроскопы, которые фиксировали разрешение отдельных клеток у живых животных. Исследование показывает, что воспоминания хранятся в дендритных отсеках: когда формируется одно воспоминание, затронутые дендриты настраиваются на захват новой информации, поступающей в течение следующих нескольких часов, связывая воспоминания, сформированные близко по времени. Исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Neuroscience.



Хотя большинство исследований обучения и памяти были сосредоточены на том, как в мозге формируется отдельное воспоминание, лаборатория Сехгала ставит своей целью определить, как мы организуем множественные воспоминания.



Нейроны, основные клетки мозга, как известно, кодируют и передают информацию. Дендриты — ветвистые отростки, отходящие от нейронов — играют важную роль в обработке информации, получая входящую информацию и передавая ее телу нейронной клетки. Но они — это не просто пассивные проводники — каждая дендритная ветвь может действовать как независимая вычислительная единица. Хотя считалось, что дендриты играют важную роль в работе мозга, до сих пор было неясно, как они формируют обучение и память, сказал Сехгал.

Когда в ходе экспериментов мыши подвергались воздействию двух разных сред в течение короткого периода времени, команда обнаружила, что воспоминания об этих пространствах стали связанными. Если мыши получали слабый удар током в одном из этих пространств, животные в конечном итоге замирали от страха в обеих средах, связывая удар током из одной комнаты с другой.

Исследование было сосредоточено на ретроспленальной коре (RSC), области мозга, которая имеет решающее значение для пространственной и контекстной памяти. Исследователи заметили, что связанные воспоминания последовательно задействовали одни и те же группы нейронов RSC и их дендритные ветви.

Команда отслеживала эти изменения на дендритном уровне, визуализируя дендритные шипики , крошечные выступы на дендритах, где нейроны общаются. Формирование новых воспоминаний запускало добавление кластерных дендритных шипиков, процесс, критически важный для усиления коммуникации между нейронами и облегчения обучения. Дендритные шипиковые кластеры, сформированные после первого воспоминания, с большей вероятностью привлекали новые шипики во время второго близкого по времени воспоминания, физически связывая эти события в мозге.

Чтобы подтвердить роль дендритов в связывании воспоминаний, команда использовала оптогенетику — метод, позволяющий исследователям контролировать нейроны с помощью света. Реактивируя определенные дендритные сегменты, которые были активны во время формирования памяти , они смогли связать иначе не связанные воспоминания, что еще раз продемонстрировало важность дендритных изменений в формировании сетей памяти.

По словам Сехгала, помимо прояснения ранее неизвестной роли дендритов в связывании воспоминаний, результаты исследования открывают новые возможности для понимания расстройств, связанных с памятью.

«Наша работа не только расширяет наше понимание того, как формируются воспоминания, но и предлагает новые захватывающие возможности для манипулирования процессами памяти более высокого порядка. Это может иметь значение для разработки методов лечения состояний, связанных с памятью, таких как болезнь Альцгеймера», — сказала она.

Читайте также: