Группа исследователей из Университетской клиники Бонна (University Hospital Bonn), Университета Бонна (University of Bonn) и Медицинского центра — Университета Фрайбурга (Medical Center – University of Freiburg) получила уникальные данные о том, как именно мозг координирует работу нервных клеток, когда мы учим что-то новое или пытаемся вспомнить.
Работа, опубликованная в журнале «Nature Communications», показала: в медиальной височной доле — ключевой области памяти человека — нейроны “подстраиваются” под медленные колебания мозга с частотой от 1 до 10 раз в секунду. Этот феномен называется тета-фазовой блокировкой.
Как это работает
Тим Гут (Tim Guth), первый автор исследования и постдок из Университета Бонна, сравнивает явление с оркестром:
“Клетки словно музыканты, которые играют в определённые моменты такта, подчиняясь общему ритму.”
Эта синхронизация наблюдалась как в момент обучения, так и во время воспроизведения информации. При этом сила тета-фазовой блокировки во время запоминания не позволяла предсказать, вспомнит ли человек материал позже. Это говорит о том, что явление — общая черта работы системы памяти, а не точный маркер успеха.
Не все нейроны одинаковы
Интересно, что большинство клеток сохраняли одно и то же “время входа в такт” независимо от задачи. Но часть нейронов смещала своё предпочтительное время в мозговой волне между обучением и воспоминанием.
Гут считает, что это подтверждает идею о разделении процессов кодирования и извлечения воспоминаний:
“Как музыканты, которые начинают играть в разные моменты одной и той же пьесы, нейроны могут переключать фазу своей активности.”
Почему это важно
Лукас Кунц (Lukas Kunz), руководитель когнитивной и трансляционной группы по нейробиологии в клинике эпилептологии UKB, уверен:
“Понимание таких ритмов в перспективе поможет нам точнее диагностировать и эффективнее лечить нарушения памяти, в том числе при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях.”
Уникальный шанс для наблюдений
Записать активность отдельных клеток у людей помогла особенность лечения тяжёлой эпилепсии: пациентам с трудно контролируемыми приступами временно имплантируют электроды для поиска источника судорог. Эти же электроды позволяют учёным “подсмотреть” за работой мозга на клеточном уровне.
Исследователи отдельно поблагодарили пациентов, согласившихся участвовать в проекте, ведь без их участия такой уровень детализации был бы невозможен.
Литература.
“Theta-phase locking of single neurons during human spatial memory” by Tim Guth et al. Nature Communications
