Нейробиологи узнали, что хранится в памяти сразу после рождения
Нейробиологи проверили на мышах, чем заполнена их память сразу после рождения, результатами чего поделились на страницах Nature Communications. Выяснилось, что общепринятая концепция tabula rasa не соответствует действительности.
С давних пор исследователи ищут ответ: какое понятие лучше описывает только что появившегося на свет человека — tabula rasa («чистая доска») или tabula plena («заполненная доска»). В основе этой философской концепции лежит фундаментальный вопрос: все ли предопределено с самого начала, или же нас формирует наш опыт? Биология также отражает это противоречие — противоборство генов, задающих общий план строения, и факторов среды, определяющих конечный облик организма.
В поисках ясности в лаборатории профессора Петера Йонаса в Австрийском институте науки и технологий (ISTA) изучили гиппокамп мышей, а именно его центральную сеть, образованную взаимосвязанными пирамидными нейронами поля СА3. Эти клетки сохраняют и извлекают воспоминания благодаря нейропластичности — способности постоянно меняться, например, усиливая или ослабляя свои связи или перестраивая собственную структуру.
В рамках проекта выпускник ISTA Виктор Варгас-Барросо изучал мозг мышей на трех этапах развития:
- сразу после рождения (7–8 день),
- в детстве (18–25 день)
- и у взрослых особей (45–50 день).
Для анализа сетей применили метод локальной фиксации потенциала, который позволяет регистрировать микроскопические электрические сигналы в отдельных частях нейронов — например, в пресинаптических терминалах, посылающих импульсы, или дендритах, которые эти импульсы принимают; внутриклеточные процессы наблюдали с помощью лазера и передовой микроскопии.
Результаты: на ранних этапах сеть СА3 очень плотная, а связи между нейронами выглядят случайными. Однако по мере взросления животных конфигурация меняется — сеть становится более разреженной, но при этом более структурированной и отточенной.
«Это открытие стало для нас большой неожиданностью, — признается Йонас. — Интуитивно ожидаешь, что сеть со временем разрастается и становится плотнее. А мы видим прямо противоположное. Это соответствует так называемой модели обрезки: изначально перенасыщенная сеть проходит через оптимизацию, становясь упорядоченной и эффективной».
Почему так происходит — пока только догадки. По мнению профессора, изначально обширная, «раскидистая» сеть позволяет нейронам быстро и эффективно соединяться друг с другом — а для гиппокампа это критически важно. Ведь он не просто хранит информацию от глаз, носа или ушей — он связывает все это воедино.
«Для нейронов это сложнейшая задача. Изначальная избыточность связей с последующей избирательной обрезкой, возможно, и есть тот самый механизм, который делает такую интеграцию возможной», — объясняет Йонас.
Если бы сеть действительно формировалась по принципу tabula rasa — не имея изначально никаких соединений, — нейроны находились бы слишком далеко друг от друга. Им пришлось бы сначала «отыскивать» друг друга, что сделало бы практически невозможной эффективную коммуникацию.
