В рамках нового исследования ученые из Университета Южной Калифорнии впервые создали воспоминания у генетически модифицированных рыбок данио, а потом наблюдали за тем, как «загораются» клетки мозга. Другими словами, биологи сделали первые снимки формирования памяти животного в режиме реального времени.
Как создаются воспоминания?
Хотя многие аспекты работы мозга по большей части не изучены, ученые сходятся во мнении о том, как появляются воспоминания. Считается, что они возникают, когда реактивируются определенные кластеры нейронов. В целом, эксперты согласны с тем, что мозг создает воспоминания, меняя синапсы (связи между нейронами). Однако это может быть не так.
В ходе нового исследования американские ученые выяснили, что обучение не просто меняет синапсы, а заставляет их расти в одних областях мозга и умирать в других. Биологи считают, что эти изменения помогут объяснить, как формируются воспоминания и почему некоторые из них сильнее остальных.
Новый метод исследования
В ходе исследования ученые впервые оценили силу и положение синапсов в мозге живой рыбки данио. Этот модельный организм часто используется для изучения функций мозга человека. Более того, они сравнили синапсы в одном и том же мозге на протяжении времени, поддерживая жизнь рыб и подвергая их неинвазивным вмешательствам.
Для эксперимента ученые разработали новый метод работы с данными. Раньше исследователям не удавалось определить точное местоположение синапса в живом мозге, не меняя его структуру и функций. А, значит, корректно сравнить состояние мозга «до» и «после» появления воспоминания было попросту невозможно. Теперь ученые использовали новый тип маркировки клеток и изготовленный инженерами Калтеха на заказ микроскоп.
Как проходило исследование
В ходе исследования ученые заставили рыбу (которой на тот момент было 12 дней) «связать» включение света с нагревом головы ИК-лазером, который вызывал у них неприятные ощущения. Особи, которые «поняли», что включение света приводит к появлению лазера, махали хвостом с попытке уплыть. Это был сигнал для ученых — рыба удачно прошла обучение.
В итоге, биологам удалось зафиксировать масштабные и необычные изменения в мозге рыбок. Вместо изменения силы существующих синапсов ученые наблюдали, как связи между нейронами разрушались в одной части мозга, и создавались в другой.
Главный вывод
Открытие меняет представление ученых о том, как работает мозг и формируются воспоминания. Это пригодится специалистам в области неврологии, психологии и психиатрии.
В ходе исследования мы сосредоточились на ассоциативных воспоминаниях. Они более устойчивы, чем остальные и формируются в другом месте мозга, миндалевидном теле, а не в гиппокампе. Это пригодится в лечении посттравматического стрессового расстройства, которое, как считается, связано с формированием ассоциативных воспоминаний.
Текст исследования
В итоге, эксперимент наглядно показывает, как формируются негативные ассоциативные воспоминания и почему они настолько устойчивы, влияя на человека всю его жизнь. Тем не менее ученые считают, что нужны дополнительные исследования. Цель — понять, как долго ассоциативные негативные воспоминания и синаптические изменения сохраняются у рыбок данио. Затем эксперты хотят посмотреть, применимы ли эти выводы к животным с большим мозгом.
Читать далее
«Джеймс Уэбб» сделал самую четкую фотографию звезды в истории
На глубине 8 000 метров ученые нашли странные бактерии: их не ожидали там увидеть
Ученые наткнулись на археологическую аномалию 1500-летней давности