Как запомняме последователността от събития?

Последователната връзка между две събития се формира в паметта благодарение на две нервни вериги, работещи една срещу друга и определящи интервала, в който събитията могат да бъдат свързани помежду си.

Когато чуваме резкия писък на автомобилни спирачки, всичко в нас инстинктивно се свива в очакване на звук от сблъсък. Ясно е, че в нашата памет се съхранява и звукът от спирачки, и звукът от сблъсъка.

Но това не е всичко – нашият мозък по някакъв начин помни, че едното предхожда другото, че тези две събития са свързани от някакъв времеви интервал.

Такава представа за последователността, за времето е един от най-важните компоненти на паметта; цялата събитийна, епизодична памет може да се опише с три думи: какво, къде и кога. Но как се записва този параметър в паметта? Как мозъкът поставя времеви отметки на събитията?

За координацията на „какво“, „къде“ и „кога“ отговаря хипокампът в мозъка – един от главните центрове на паметта изобщо. При формирането на епизодичната памет хипокампът се свързва с енториналния кортекс, който служи за негов сензорен „център“, изпращайки в него визуална, слухова и т.н. информация.

Учените вече са успели да разберат много за това как предметът се свързва с пространството, как „какво“ контактува с „къде“ – тук са задействани т.нар. неврони за място, които се включват, когато човек попадне на едно или друго място и си го спомня. Но времевата връзка в паметта оставаше като голям пропуск.

Изследователите от Масачузетския технологичен институт се опитали да отговорят на този въпрос. Сусуми Тонегава и колегите му успели да открият специална невронна мрежа, която осигурява времевата връзка между два епизода. Експериментите се провеждали с мишки – животните се обучавали да се страхуват от звуков сигнал, който бил предвестник на токов удар, следващ 20 секунди след сигнала.

Тази невронна мрежа свързва областта СА1 от хипокампа с един от слоевете на енториналната кора и преди три години учените успели да установят, че ако тази верига се разкъса, мишките така и не се научават да се страхуват от звука, тоест не възниква връзка между звука и токовия удар.

В нова статия, публикувана в сп. Science, екипът на Тонегава описва нова невронна мрежа, която забавя работата на предишната, свързваща енториналната кора с хипокампа. Спиращата мрежа започва с особени неврони, които образуват островчета в един от слоевете на енториналната кора (тези клетки били наречени островни и досега никой не им обръщал внимание).

Въпросните островни клетки изпращат сигнал в областта СА1 от хипокампа, както и първата мрежа, но „островният сигнал“ се оказва спиращ и невроните в СА1, възбуждани от първата мрежа, се успокояват от втората.

С помощта на оптогенетични методи учените показали как тези две неврони мрежи си взаимодействат. Нормално при мишките максималният времеви период между събитията се равнявал на 20 секунди. Ако второто събитие се случело по-късно, то не възниквала взаимовръзка между първото и второто.

Но изследователите успели изкуствено да увеличат този интервал, стимулирайки този слой от енториналната кора, от който в хипокампа тръгва възбуждащата невронна верига, или потискайки слой, от който излиза спиращата мрежа. И обратното – интервалът от време между събитията можело да се намали, като се стимулира потискащата мрежа и се потисне активиращата.

Тоест тези две мрежи заедно определят времевия прозорец, в който две събития може да се свържат едно с друго. Колкото по-дълго е активна областта СА1, толкова по-голяма е вероятността последователна връзка да се образува с едно, с друго, трето събитие. Ясно е какви неприятности може да ни очакват, ако свръхстимулираният хипокамп започне да вижда взаимосвързана последователност между всички епизоди, които попадат в него. И втората (потискаща) мрежа служи тук като необходим ограничител.

Да отбележим, че този феномен е изследван с пример от доста прости сензорни възприятия от рода „Виждаме мълния, после чуваме гръм“. Но последователността в паметта се образува от различни парчета – големи и малки: ние помним например, че след зимата настъпва пролет и че след училище сме отишли в университета.

Възможно е за осмисляне на последователността на такива блокове от информация в мозъка да съществуват допълнителни системи, макар че те може да се строят на базата на описаните две мрежи.

И накрая да добавим, че Нобеловият лауреат Сусуми Тонегава, който работи и в японския Институт за физико-химични изследвания RIKEN, не за първи път попада в новините. Наскоро неговият екип представи невромолекулярен модел на шизофренията, с който свързва в едно многобройните симптоми на това заболяване.