Nature Neuroscience: Открыт механизм, который помогает запоминать информацию

Наша память богата деталями: мы можем живо вспомнить цвет нашего дома, планировку кухни или фасад любимого кафе. То, как мозг кодирует эту информацию, долгое время озадачивало неврологов.

В новом исследовании, проведенном под руководством Дартмута, ученые выявили нейронный механизм кодирования, который позволяет передавать информацию от перцептивных областей к областям памяти мозга.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

До этой работы классическое понимание организации мозга заключалось в том, что перцептивные области мозга представляют мир «как он есть», а зрительная кора мозга представляет внешний мир на основе того, как свет падает на сетчатку, „ретинотопически“. В отличие от этого, считалось, что области памяти мозга представляют информацию в абстрактном формате, лишенном деталей о ее физической природе. Однако, по мнению соавторов, такое объяснение не учитывает, что при кодировании или вспоминании информации эти области могут иметь общий код в мозге.

Мы обнаружили, что области мозга, связанные с памятью, кодируют мир как «фотографический негатив» в пространстве, — говорит соавтор исследования Адам Стил, постдокторант факультета психологии и наук о мозге и сотрудник Института вычислительных наук Нейкома в Дартмуте.

И этот «негатив» является частью механики, которая перемещает информацию в память и из памяти, а также между системами восприятия и памяти.

В ходе серии экспериментов участники проходили тесты на восприятие и память, а их мозговая активность регистрировалась с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Команда выявила противоположный механизм кодирования, который регулирует взаимодействие между областями восприятия и памяти в мозге.

Результаты показали, что когда свет попадает на сетчатку, зрительные области мозга реагируют на него повышением активности, чтобы представить картину света. Области памяти мозга также реагируют на визуальную стимуляцию, но, в отличие от зрительных областей, их нейронная активность снижается при обработке одного и того же визуального паттерна.

Соавторы сообщают, что исследование содержит три необычных вывода. Первое — это обнаружение принципа визуального кодирования, который сохраняется в системах памяти.

Второе — этот визуальный код в системах памяти перевернут.

Когда вы видите что-то в поле зрения, нейроны в зрительной коре приходят в движение, в то время как нейроны в системе памяти затихают, — говорит старший автор исследования Кэролайн Робертсон, доцент кафедры психологии и наук о мозге в Дартмуте.

В-третьих, эти отношения меняются во время вспоминания. «Если вы закроете глаза и вспомните, что визуальные стимулы находятся в том же пространстве, вы перевернете соотношение: ваша система памяти будет управлять, подавляя нейроны в перцептивных областях», — говорит Робертсон.

Наши результаты дают наглядный пример того, как общая визуальная информация используется системами памяти для того, чтобы приводить вспоминаемые воспоминания в фокус и выводить их из него, — говорит соавтор исследования Эд Силсон, преподаватель когнитивной нейронауки человека в Эдинбургском университете.

В дальнейшем команда планирует изучить, как эта динамика взаимодействия восприятия и памяти может способствовать возникновению проблем в клинических условиях, в том числе при болезни Альцгеймера.

02.01.2024