Исследователи определили, как мозг хранит и извлекает информацию о визуальных объектах. Это имеет решающее значение для таких задач, как навигация и решение проблем.
Изучая макак, исследователи обнаружили, что передняя височная кора и орбитофронтальная кора работают вместе в этом процессе. Орбитофронтальная кора регулирует деятельность, связанную с памятью, в нейронах передней височной коры.
Полученные результаты могут проложить путь к новым методам лечения дефицита памяти при деменции.
Зрительная память объектов — это способность нашего мозга хранить, распознавать и вспоминать визуальную информацию о воспринимаемых нами объектах. Эта способность необходима для взаимодействия с миром, обучения, решения проблем, навигации и социальных взаимодействий. Без эффективной зрительной памяти объектов эти действия были бы практически невозможны.
Многие нейробиологи пытаются раскрыть механизмы, лежащие в основе этого аспекта познания как у людей, так и у животных.
Исследования на приматах, выполняющих задачи по запоминанию, установили, что передняя височная кора имеет решающее значение для памяти зрительных объектов. Нейроны в этой области могут представлять сложные визуальные объекты. Это позволяет предположить, что они могут функционировать в памяти зрительных объектов даже без прямого зрительного воздействия.
Однако специфика этого регулирования «сверху вниз» и более широкая функциональная сеть, включающая переднюю височную кору, остаются неясными.
Исследовательская группа из Японии провела углубленное исследование, чтобы пролить свет на эту проблему. Они провели различные типы экспериментов на макаках, выполняющих задачи на зрительную память. Их последняя статья была опубликована в Nature Communications.
Во-первых, они провели функциональную позитронно-эмиссионную томографию на макаках во время задачи на зрительное запоминание. Это позволило им точно определить области мозга с более высокой активностью.
Они объединили эти измерения с данными функциональной магнитно-резонансной томографии, полученными ранее у большой популяции макак. Это позволило им количественно оценить связь между различными областями мозга.
Они определили определенные узлы в передней височной коре и орбитофронтальной коре как важные члены сети, управляющей памятью зрительных объектов.
Чтобы подтвердить эти выводы, они провели эксперименты по хемогенетическому молчанию. Они генетически модифицировали орбитофронтальную кору макак, используя вирусный вектор, чтобы ввести в нейроны специально разработанные рецепторы. Эти рецепторы предотвращают активацию нейронов, но только в присутствии очень специфического дизайнерского препарата.
Они заметили, что обезьяны значительно хуже справлялись с задачами по зрительному запоминанию, когда орбитофронтальная кора была химически заглушена. Тем не менее, исследователи хотели пойти ещё дальше в своём анализе и исследовали мелкие детали, управляющие памятью зрительных объектов в передней височной коре и орбитофронтальной коре.
Для всестороннего понимания сетевых механизмов, лежащих в основе объектной памяти, необходимы как макромасштабная идентификация узлов мозговой сети, так и последующее микромасштабное, клеточное понимание причинно-следственного потока информации вдоль этих узлов.
Они провели запись отдельных нейронов в передней височной коре тех же макак, оценивая активность, связанную с памятью, и модуляцию более высокого порядка в этих нейронах. Они обнаружили, что активность отдельных нейронов передней височной коры, связанная с памятью, но не активность, связанная с восприятием, ослаблялась за счёт подавления орбитофронтальной коры.
Это соответствовало поведенческим результатам, полученным ранее. Более того, аналогичные изменения в активности нейронов произошли, когда обезьяны допустили мнемоническую ошибку при выполнении задания. Это указывает на поведенческую значимость связанной с памятью активности в отдельных нейронах передней височной коры, которая подтверждалась нисходящими входными данными от орбитофронтальной коры.
В совокупности этот анализ помог команде получить детальное понимание механизмов, лежащих в основе кратковременной зрительной объектной памяти у приматов. Учитывая, что наш мозг имеет много общих функциональных и структурных характеристик с мозгом этих животных, результаты этого исследования могут в конечном итоге помочь лучше понять самих себя. Это может иметь важные последствия для медицины.
Как объясняет один из исследователей: «Обнаруженные сетевые механизмы у приматов могут обеспечить механистическое понимание связанных с этим нарушений памяти, которые возникают при деменции у человека».
Добавляя далее, он говорит: «Искусственная нейромодуляция обнаруженной в настоящее время сети у пациентов с деменцией может восстановить функции зрительной памяти».
Литература
“Multiscale chemogenetic dissection of fronto-temporal top-down regulation for object memory in primates” by Takafumi Minamimoto et al. Nature Communications
