Архитекторы памяти: как дендриты строят мосты между мгновениями нашей жизни

Американские исследователи раскрыли фундаментальный механизм работы памяти, объясняющий, почему события одного дня в нашем сознании связываются воедино, а происходящие с интервалом в несколько недель воспринимаются разрозненно. Ключевую роль в этом процессе играют дендриты - древовидные отростки нервных клеток, образующие сложную сеть контактов в нашем мозге.

Эти похожие на ветвистые деревья микроскопические структуры, служат главными приемниками сигналов, поступающих к нейронам. На их поверхности располагаются особые выступы - шипики, формирующие точки контакта между нервными клетками.

Открытие стало возможным благодаря передовым методам визуализации. Используя миниатюрные микроскопы, позволяющие наблюдать за отдельными клетками мозга живых животных, группа специалистов фиксировала тончайшие процессы на клеточном уровне.

Мегха Сегал, доцент психологии Университета штата Огайо, предлагает представить нейрон как компьютер, внутри которого дендриты работают подобно множеству миниатюрных вычислительных устройств. Каждое такое "устройство" способно самостоятельно обрабатывать поступающую информацию и связывать ее с другими сигналами, приходящими в близкие промежутки времени.

В серии экспериментов подопытных мышей последовательно помещали в два разных помещения с интервалом в несколько часов. В первой комнате грызуны получали слабый электрический разряд. Примечательно, что впоследствии животные проявляли признаки страха не только в помещении, где испытали неприятные ощущения, но и во второй комнате, хотя там никакого воздействия не производилось.

Основные наблюдения проводились в ретросплениальной коре - участке мозга, играющем ключевую роль в обработке пространственной информации и формировании контекстуальных ассоциаций.

Во время первичного знакомства с обстановкой на определённых участках нервных отростков возникали скопления сигнальных контактов. Впоследствии эти же зоны становились своеобразными "магнитами", притягивающими новые точки межнейронной коммуникации при восприятии последующих событий. Именно этот механизм и обеспечивал физическую связь между переживаниями, близкими по времени.

А для проверки своих выводов ученые обратились к методу оптогенетики, позволяющему управлять активностью нервных клеток при помощи световых сигналов. Направленно активируя те сегменты дендритов, которые участвовали в запечатлении первоначального опыта, удалось искусственно создать связь между разрозненными событиями, не имевшими естественной временной близости.

Мегха Сегал в интервью подчеркнул уникальность избранного его командой подхода. В то время как большинство научных групп изучает механизмы формирования единичных воспоминаний, ее лаборатория исследует принципы организации сложных мнемонических структур. По мнению ученого, мозг оперирует не разрозненными фрагментами опыта, а создает целостные ассоциативные сети, служащие основой для принятия решений и поведенческой адаптации.

Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, не только раскрывают фундаментальные механизмы работы памяти, но и открывают новые перспективы для медицины. Понимание того, как дендриты участвуют в формировании и связывании воспоминаний, может помочь в разработке методов лечения различных расстройств памяти, включая болезнь Альцгеймера.