Нейрони пам'яті знайшли в таких областях мозку, які досі в зонах пам'яті не значилися.
Де мозок зберігає інформацію? Зазвичай називають гіпокамп і деякі зони префронтальної кори. Однак і про гіпокамп, і про зони кори зазвичай уточнюють, що це одні з центрів пам'яті, нехай навіть і головні. Таке уточнення тим більше необхідно в світлі останньої статті в Nature Communications, в якій говориться, що спогади розподіляються по всьому мозку, потрапляючи навіть в ті області, які досі з пам'яттю ніхто не пов'язував.
Автори роботи шукали в мозку мишей так звані енграмні нейрони. Під енграмою розуміють слід, залишений подразником; якщо говорити про нейрони, то повторювані сигнали - звук, запах, якась обстановка і т. д. - повинні провокувати в них якісь фізичні та біохімічні зміни. Якщо стимул потім повториться, то «слід» активується, і клітини, в яких він є, викличуть з пам'яті весь спогад цілком. Іншими словами, у нас енграмні («ключові») нейрони відповідають за доступ до записаної інформації, а щоб самі вони запрацювали, на них повинен подіяти ключовий сигнал; очевидно, що самі такі клітини повинні вміти якось зберігати в собі інформацію про ті чи інші стимули.
Про енграмні нейрони ми неодноразово писали у зв'язку з дослідженнями Судзумі Тонегави (Susumu Tonegawa) і його колег з Массачусетського технологічного інституту - вони є і серед авторів нової статті. Енграмні клітини беруть участь як у короткочасній, так і в довготривалій пам'яті, допомагають спогадам з'єднуватися один з одним тощо; однак здебільшого такі нейрони шукали знову ж таки або в гіпокампі, або в корі.
У нових експериментах клітини пам'яті шукали вже в 247 областях мозку. Мишей брали з знайомої безпечної клітини і садили в іншу, незнайому, в якій їх злегка били електричним струмом - так у мишей формували неприємний спогад про нову клітину. При цьому у деяких мишей нейрони були генетично модифіковані - клітини починали флуоресціювати, якщо в них активувався ген, необхідний для записування інформації. У інших мишей все було трохи інакше: їх нейрони починали флуоресціювати, коли вже записаний спогад активувався (тобто коли вони знову опинялися в «електроклітині»). Світіння залишалося надовго, так що мозок можна було встигнути витягнути, зробити прозорим і ретельно вивчити під мікроскопом.
Природно, що мозок, який запам'ятав неприємний досвід, і мозок, якому довелося цей досвід згадати, порівнювали з мозком, якому ніяких неприємностей не випадало - таким чином можна було визначити ті нейрони, які дійсно мають відношення до пам'яті. Виявилося, що 117 зон мишиного мозку в тій чи іншій мірі беруть участь у тому, що миша запам'ятовує удар струмом у незнайомій клітці. Але щоб бути енграмною кліткою, нейрон повинен брати участь як у первинному формуванні пам'яті, так і в подальшій активації спогадів. Спочатку в цих 117 зонах були окремо ті, в яких нейрони в перший раз запам'ятовують стимул, і окремо ті, які потім допомагають згадати, що тебе чекає в конкретній обстановці. Коли дані тих та інших зон мозку об'єднали, то з'ясувалося, що енграмні клітини є приблизно в 60% з них, і крім очікуваних гіпокампа, кори і мигдалевидного тіла (відповідає за емоції), серед енграмних зон були області таламусу, середнього мозку і стовбура мозку.
Результати перевірили в інших експериментах, в яких нейрони цих зон піддавали оптогенетичній модифікації - так, щоб нервові клітини можна було включати або вимикати світловими імпульсами, що подаються в мозок по оптоволокну. У підсумку вдалося підтвердити, що нейрони з різних областей мозку дійсно працюють енграмними клітинами: якщо їх активували, миша впадала в стрес, хоча в цей момент вона перебувала в знайомій і безпечній обстановці.
Також вдалося показати, що енграмні клітини утворюють щось на зразок комплексів, коли стимуляція енграмного нейрона в гіпокампі будить інші нейрони в тих самих віддалених зонах, які, як вважалося, не мають відношення до пам'яті. Більш того, щоб спогад виявився найбільш яскравим, потрібно включити енграмні нейрони відразу в декількох зонах: тобто якщо активувати «ключі пам'яті» в одному тільки гіпокампі, миша буде боятися не так сильно, ніж якщо активувати їх відразу в трьох ділянках мозку.
Розподіл пам'яті по всьому мозку робить її більш надійною. Але також цілком може бути, що різні енграмні клітини, нехай і мають відношення до одного і того ж спогаду, виконують різні завдання. Все-таки будь-який спогад - це комплекс різнорідної інформації, і енграмні клітини можуть бути націлені на різні інформаційні складові одного і того ж спогаду. Може бути, індивідуальні особливості нашої пам'яті пов'язані якраз з тими відмінностями, які є у різних клітин одного і того ж енграмного комплексу, розподіленого по декількох зонах мозку.