Человеческий мозг обладает необычайной способностью быстро отличать незнакомца от знакомого, хотя он может одновременно запоминать подробности о ком-то на протяжении десятилетий встреч. Теперь, в ходе исследований на мышах, ученые из Колумбийского института Цукермана показали, как мозг элегантно выполняет обе задачи.
«Эти результаты являются первым доказательством того, что одна и та же популяция нейронов может использовать разные коды для представления новых и знакомых людей», — сказал соавтор Стефано Фузи, доктор философии, профессор нейробиологии в Колумбийском колледже врачей и хирургов Вагелос. главный исследователь Колумбийского института Цукермана и член Колумбийского центра теоретической нейронауки.
В статье , опубликованной в журнале Neuron , ученые Колумбийского университета исследовали социальную память , способность запоминать встречи с другими людьми. Эта форма памяти состоит из двух различных психических процессов: различения новых и знакомых людей и припоминания подробностей об уже знакомых людях.
«Мы можем легко определить, знаком ли кто -то, но нам может быть трудно вспомнить детали того, где и как мы знаем этого человека, особенно когда мы встречаемся с ним вне контекста», — сказал соавтор Стивен А. Сигельбаум, доктор философии, который также является заведующим кафедрой неврологии Колумбийского колледжа врачей и хирургов Вагелос.
В предыдущих исследованиях было трудно точно определить, как мозг выполняет обе задачи, учитывая их противоречивые требования. Способность определять, знаком кто-то или нет, должна применяться во многих различных местах и событиях, тогда как воспоминание предполагает запоминание многих конкретных событий, связанных с данным человеком.
В новом исследовании ученые исследовали область мозга под названием CA2, часть гиппокампа, пару мозговых структур в форме морского конька, необходимых для памяти. Доктор Сигельбаум ранее сделал революционное открытие , что нейроны CA2 особенно важны для социальной памяти.
Исследователи проанализировали мозг мышей с помощью визуализации кальция — метода, основанного на генетически измененных клетках (в данном случае CA2), которые быстро меняют цвет при активности. Визуализация кальция позволила Ларе Бойл, бывшей доктору медицинских наук. студент лаборатории Зигельбаума и соавтор исследования, чтобы точно знать, какие нейроны они исследовали.
«Это помогло прояснить неопределенность предыдущих исследований, когда дело дошло до различения реакций мозга мышей на новых и знакомых людей», — сказал доктор Сигельбаум, Джеральд Д. Фишбах, доктор медицинских наук, профессор нейробиологии и фармакологии и главный исследователь в Институт Цукермана.
Ученые впервые зафиксировали, как реагировали клетки CA2 грызунов, когда они подвергались воздействию пары незнакомцев или пары знакомых однопометников. Затем они использовали вычислительные методы под руководством команды доктора Фузи, чтобы проанализировать характер активности примерно 400–600 нейронов в CA2.
Ученые обнаружили, что одна и та же популяция нейронов кодирует воспоминания как о знакомых, так и о незнакомых людях. Неожиданно нейроны использовали разные модели активности в зависимости от уровня знакомства мыши с другим грызуном.
Когда мыши подвергались воздействию других мышей, которые были им неизвестны, результирующая активность CA2 была относительно простой или, как выражаются ученые, «маломерной». «Это как если бы несколько участников оркестра играли одни и те же ноты», — объяснил доктор Фузи. Напротив, общение со знакомыми однопометниками приводило к более сложной и многомерной активности CA2, как если бы все музыканты играли разные мелодии.
Расчеты и моделирование исследователей показывают, что более сложная или многомерная нейронная активность может помочь мозгу кодировать подробные воспоминания о прошлых встречах со знакомыми людьми. Напротив, более простая или менее масштабная деятельность может помочь мозгу надежно идентифицировать новых людей в разных контекстах.
«Когда вы встречаете кого-то нового, вы можете использовать абстрактные категории, чтобы описать его в своей голове — например, это ребенок с каштановыми волосами и красным рюкзаком», — сказал научный сотрудник-постдокторант Лоренцо Посани, доктор философии, один из первых исследователей. автор исследования, который руководил компьютерным анализом. «Затем, когда вы их узнаете, они станут конкретным человеком и личностью».
Это фундаментальное открытие относительно того, как кодируются подробности о других людях, может пролить свет на расстройства, влияющие на память.
«Когда мы смотрим на различные мышиные модели человеческих заболеваний, таких как шизофрения или болезнь Альцгеймера, которые, как известно, влияют на память, мы теперь можем более точно задаться вопросом, как может быть изменена нейронная активность, поддерживающая обнаружение знакомых и воспоминание», — сказал доктор Сигельбаум.
«Мы надеемся, что то, что мы узнали, может привести к лучшему пониманию типов вмешательств, которые могут спасти дефицит памяти при этих расстройствах».
