Ученые следят за воспроизведением воспоминаний в реальном времени

Ученые следят за воспроизведением воспоминаний в реальном времени

В исследовании пациентов с эпилепсией исследователи из Национального института здравоохранения контролировали электрическую активность тысяч отдельных клеток мозга, называемых нейронами, когда пациенты проходили тесты памяти. Они обнаружили, что образцы стрельбы из ячеек, которые возникали, когда пациенты узнали пару слов, воспроизводились доли секунды, прежде чем они успешно запомнили эту пару. Исследование было частью клинического исследования NIH для пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией, судороги которых нельзя контролировать с помощью лекарств.

«Память играет решающую роль в нашей жизни. Подобно тому, как музыкальные ноты записываются в виде дорожек на пластинке, кажется, что наш мозг хранит воспоминания в нейронных схемах стрельбы, которые можно воспроизводить снова и снова», – сказал Карим Заглул, доктор медицинских наук, доктор философии. .D., Нейрохирург-исследователь в Национальном институте неврологических расстройств и инсульта NIH (NINDS) и старший автор исследования, опубликованного в журнале Science .

Команда доктора Заглула регистрирует электрические токи лекарственно устойчивых пациентов с эпилепсией, временно проживающих с хирургически имплантированными электродами, предназначенными для мониторинга активности мозга в надежде определить источник приступов у пациента. Этот период также дает возможность изучать нейронную активность во время памяти. В этом исследовании его команда изучила деятельность, используемую для хранения воспоминаний о нашем прошлом опыте, которые ученые называют эпизодическими воспоминаниями.

В 1957 году случай с больным эпилепсией HM обеспечил прорыв в исследованиях памяти. HM не мог вспомнить новые переживания после того, как часть его мозга была удалена хирургическим путем, чтобы остановить его судороги. С тех пор исследования указывают на идею, что эпизодические воспоминания сохраняются или кодируются как паттерны нейронной активности, которые воспроизводит наш мозг, когда они запускаются такими вещами, как запах знакомого аромата или риф звучной мелодии. Но как именно это происходит, неизвестно.

За последние два десятилетия исследования на грызунах показали, что мозг может хранить воспоминания в уникальных последовательностях запуска нейронов. После присоединения к лаборатории доктора Заглула, Алекс П. Ваз, BS, MD, Ph.D. студент университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина, и руководитель этого исследования решили проверить эту идею на людях.

«Мы подумали, что, если внимательно посмотреть на данные, которые мы собирали у пациентов, мы могли бы найти связь между памятью и паттернами нейронного запуска у людей, которая аналогична той, которая наблюдается у грызунов», – сказал Ваз, биоинженер, который специализируется в расшифровке значения электрических сигналов, генерируемых организмом.

Для этого они проанализировали схемы запуска отдельных нейронов, расположенных в передней височной доле, в центре языка мозга. Потоки регистрировались, когда пациенты сидели перед экраном, и их просили выучить пары слов, такие как «торт» и «лиса». Исследователи обнаружили, что уникальные паттерны запуска отдельных нейронов были связаны с изучением каждого нового паттерна слова. Позже, когда пациенту было показано одно из слов, таких как «торт», очень похожий режим стрельбы был воспроизведен всего за миллисекунды, прежде чем пациент правильно вспомнил парное слово «лиса».

«Эти результаты свидетельствуют о том, что наш мозг может использовать различные последовательности нервной активности, чтобы сохранить воспоминания, а затем воспроизвести их, когда мы вспомним прошлый опыт», – сказал доктор Заглул.

В прошлом году его команда показала, что электрические волны, называемые рябью, могут появиться в мозге всего за доли секунды, прежде чем мы что-то запомним правильно. В этом исследовании команда обнаружила связь между пульсациями, зафиксированными в передней височной доле, и шаблонами скачков, наблюдаемыми во время обучения и памяти. Они также показали, что рябь, зарегистрированная в другой области, называемой средней височной долей, немного предшествовала воспроизведению паттернов стрельбы, наблюдаемых в передней височной доле во время обучения.

«Наши результаты подтверждают идею о том, что воспоминания включают в себя скоординированное воспроизведение паттернов стрельбы нейронов по всему мозгу», – сказал доктор Заглул. «Изучение того, как мы формируем и извлекаем воспоминания, может не только помочь нам понять самих себя, но и как нервные цепи разрушаются при расстройствах памяти».

Это исследование было поддержано Программой внутренних исследований NINDS и учебными грантами NIH (NS113400, GM007171).


Источник истории:

Материалы предоставлены NIH / Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Связанные мультимедиа :


Ссылка на журнал :

  1. Алекс П. Ваз, Джон Х. Виттиг, Сара К. Инати, Карим А. Заглул. Воспроизведение пиковых последовательностей коры при извлечении человеческой памяти . Наука , 2020; 367 (6482): 1131 DOI: 10,1126 / science.aba0672