Каждый день наш мозг превращает мимолетные впечатления — прогулки по пляжу, рабочие презентации — в долговременные воспоминания. Как именно это происходит, до сих пор загадка, но нейробиологи считают, что ключевую роль играет нейронное воспроизведение — процесс, при котором нейроны быстро повторяют последовательности активности, возникшие во время самого события. Удивительно, но такие воспроизведения случаются как до, так и после опыта, а значит, они помогают не только хранить воспоминания, но и планировать будущее.

Нейронное воспроизведение (replay) — процесс, при котором группа нейронов повторяет последовательность активности, возникшую во время реального события, но в ускоренном режиме. Представьте, что мозг прокручивает короткий «клип» из вашей прогулки, чтобы сохранить ее в памяти.

В новом исследовании ученые из Калифорнийского университета в Беркли впервые записали активность сотен нейронов у свободно летающих летучих мышей. Раньше удавалось отслеживать лишь отдельные нейроны, но теперь, благодаря беспроводным электродам высокой плотности, можно увидеть, как работает целая нейронная сеть в естественных условиях.

Результаты опубликованы в издании Nature.

Что обнаружили:

• Нейронное воспроизведение чаще происходит не сразу после события, а спустя минуты, причем вдали от места, где событие случилось.
• Длительность воспроизведения не зависит от продолжительности самого опыта — будь то короткий перелет или долгий маршрут, мозг «сжимает» информацию в одинаковые временные отрезки.
• У летучих мышей нет тета-ритмов  (8 Гц), характерных для грызунов, но их заменяют… взмахи крыльев с той же частотой!

Раньше эти процессы изучали только у крыс, — говорит нейробиолог Майкл Ярцев. — Но технологии изменились, и теперь мы видим, что у летучих мышей всё устроено иначе.

Почему это важно

Понимание того, как мозг кодирует воспоминания, может помочь в лечении болезней вроде Альцгеймера. А еще — раскрыть универсальные механизмы, общие для разных видов, включая человека.

Этот эксперимент — шаг к расшифровке универсального языка памяти. Если подтвердится, что мозг «упаковывает» воспоминания в стандартные временные блоки, это может:

• Улучшить интерфейсы «мозг-компьютер» — например, для более точного декодирования мыслей.
• Помочь в реабилитации после инсультов, если научиться стимулировать нужные нейронные последовательности.
• Объяснить, почему при деменции страдает именно долговременная память — возможно, из-за сбоев в механизме воспроизведения.

Но главное — исследование ставит под сомнение старые модели, основанные на данных о грызунах. Теперь придется пересмотреть, насколько применимы эти знания к людям.

Методология вызывает вопросы: летучие мыши — не лучшая модель для изучения пространственной памяти у людей. Их мозг адаптирован для эхолокации, а значит, нейронные механизмы могут сильно отличаться. Кроме того, эксперименты проводились в искусственной среде (пусть и большой), что могло исказить естественное поведение.

Ранее ученые выяснили, что мозг создает три копии каждого воспоминания.