Паттерны электрической активности (сверху вниз) задней теменной коры, белого вещества и гиппокампа в высокочастотном ритме при совместной активности гиппокампа (желтым) и без нее (синим)

Khodagholy et al. / Science 2017

Переход воспоминаний из кратковременной памяти в долговременную происходит благодаря совместной активации гиппокампа и различных отделов коры больших полушарий в высокочастотном ритме. Это выяснили американские ученые, которые проследили за процессом консолидации на примере крыс при помощи инвазивного метода записи электрической активности их головного мозга. Статья опубликована в журнале Science.

Консолидация (переход из кратковременной памяти в долговременную) воспоминаний происходит благодаря связи между гиппокампом и неокортексом — частью коры больших полушарий млекопитающих, отвечающей за высшие когнитивные функции. Считается, что такая связь происходит благодаря совместной активностью гиппокампа и коры больших полушарий в высокочастотном (от 100 до 150 Гц; такую активность еще называют «пульсациями») ритме, которая характерна для фазы медленного сна. Точная роль таких совместных «пульсаций» в процессе перехода воспоминаний из кратковременной памяти в долговременную, однако, до сих пор до конца не изучена.

Авторы новой работы изучили роль электрической активности головного мозга в высокочастотном ритме в процессе консолидации во время сна на примере крыс. Для этого ученые использовали NeuroGrid — инвазивное устройство, записывающее вызванные потенциалы головного мозга напрямую с его поверхности. Такой метод позволяет получить точную активность нейронов, не рискуя при этом пространственным или временным разрешением.

Исследователи обнаружили совместную высокочастотную активацию гиппокампа и различных отделов головного мозга, среди который медиальная префронтальная кора, отвечающая за управление когнитивной и моторной деятельностью, а также задней теменной коры(отдел коры больших полушарий, участвующий в планировании движений).

Паттерны совместной активации (частота в Гц) гиппокампа (снизу), медиальной префронтальной коры (слева) и задней теменной извилины

Khodagholy et al. / Science 2017

 

Далее ученые проверили роль совместной активности гиппокампа и неокортекса в процессе формирования воспоминаний пространственной памяти. Для этого они обучили крыс находить сыр в специальной конструкции — «сырной доске» — которая состоит из стола со множеством дырочек, в некоторых из которых находится угощение — сыр, а затем, через сутки, проверили их способность извлекать воспоминания из долговременной памяти. Всего в эксперименте участвовали 14 крыс, десять из которых были в активной группе, а четыре — в контрольной (не проходили обучения). Во время сна между обучением и тренировкой ученые обнаружили совместную активность гиппокампа и задней теменной коры среди крыс, проходивших тренировку, — также в высокочастотном ритме.

На основании полученных данных ученые сделали вывод, что высокочастотная электрическая активность гиппокампа и неокортекса во время фазы медленного сна участвует в процессе консолидации воспоминаний.