Как мозг запоминает номер телефона перед набором? Рабочая память является важным компонентом познания, позволяющим мозгу временно запоминать информацию и использовать ее для управления будущим поведением. Хотя многие предыдущие исследования выявили участие нескольких областей мозга, до сих пор оставалось неясным, как эти несколько областей взаимодействуют для представления и поддержания рабочей памяти.
В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature , неврологи из Sainsbury Wellcome Center в UCL исследовали взаимные взаимодействия между двумя областями мозга , отвечающими за визуальную рабочую память у мышей. Команда обнаружила, что связь между этими двумя локусами рабочей памяти, теменной корой и премоторной корой , зависела от мгновенных временных масштабов.
«Существует много различных типов рабочей памяти, и за последние 40 лет ученые пытались выяснить, как они представлены в мозгу. происходящие одновременно, такие как синхронизация, двигательная подготовка и ожидание вознаграждения», — сказал доктор Иван Войтов, научный сотрудник лаборатории Мрсика-Флогеля и первый автор статьи.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи SWC сравнили задачу, зависящую от рабочей памяти, с более простой задачей, независимой от рабочей памяти. В задаче на рабочую память мышам давали сенсорный стимул с последующей задержкой, а затем они должны были сопоставить следующий стимул с тем, который они видели до задержки. Это означало, что во время задержки мыши нуждались в представлении в своей рабочей памяти первого стимула, чтобы успешно выполнить задание и получить вознаграждение. Напротив, в задаче, не зависящей от рабочей памяти, решение, принятое мышами в отношении вторичного стимула, не было связано с первым стимулом.
Сопоставив эти две задачи, исследователи смогли наблюдать ту часть нейронной активности, которая зависела от рабочей памяти, в отличие от естественной активности, которая была связана только с окружающей средой задачи . Они обнаружили, что большая часть нейронной активности не была связана с рабочей памятью, и вместо этого представления рабочей памяти были встроены в «многомерные» режимы активности, а это означало, что только небольшие колебания вокруг среднего возбуждения отдельных клеток вместе несли информацию рабочей памяти.
Чтобы понять, как эти представления сохраняются в мозгу, нейробиологи использовали метод, называемый оптогенетикой, чтобы выборочно замолчать части мозга в течение периода задержки, и наблюдали за нарушением того, что помнили мыши. Интересно, что они обнаружили, что заглушение репрезентаций рабочей памяти в одной из теменных или премоторных областей коры приводит к сходным нарушениям способности мышей запоминать предыдущий стимул, подразумевая, что эти репрезентации мгновенно взаимозависимы друг от друга во время задержки.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи нарушили работу одной области, записывая активность, которая передавалась ей другой областью. Когда они разрушали теменную кору, активность, которая передавалась премоторной корой в теменную кору, в основном не менялась с точки зрения средней активности. Однако конкретно представление об активности рабочей памяти было нарушено. То же самое было верно и в обратном эксперименте, когда они нарушили премоторную кору и посмотрели на теменную кору, а также наблюдали специфическое для рабочей памяти нарушение кортикально-кортикальной связи.
«Записывая и манипулируя цепями дальнего действия в коре головного мозга , мы обнаружили, что рабочая память находится в созависимых паттернах активности во взаимосвязанных областях коры, тем самым поддерживая рабочую память посредством мгновенной взаимной коммуникации», — сказал профессор Том Мрсик-Флогель. , директор Sainsbury Wellcome Center и соавтор статьи.
Следующим шагом для исследователей является поиск паттернов активности, которые являются общими для этих областей. Они также планируют изучить более сложные задачи на рабочую память, которые модулируют конкретную информацию, хранящуюся в рабочей памяти, в дополнение к ее силе. Для этого нейробиологи будут использовать чередующиеся дистракторы, содержащие сенсорную информацию , которая искажает то, что мышь считает следующей целью. Такие эксперименты позволят им развить более тонкое понимание представлений рабочей памяти.
