Специфичность памяти достигается с помощью фрагментации нейронного хранилища

Чтобы не запутаться в ассоциативных связях, для каждого нового раздражителя мозг выделяет в области памяти группу нейронов, которая не перекрывается с другими группами.

Многие наши воспоминания связаны с запахами: например, запах выпечки может напомнить домашний пирог из детства, запах травы — футбол на школьных каникулах, запах больницы — визит к врачу, опять же из детства. Тут можно привести и другие примеры, связанные не только с запахами, но и со звуками, осязанием, какими-то визуальными «ключами». Общая их особенность в том, что они отличаются большой определённостью: конкретное ощущение оказывается связано с конкретным воспоминанием.

Очевидно, что при этом нужно оперировать очень большим объёмом данных, чтобы не запутаться в событиях и ощущениях, которые порой бывают сильно схожи. И поэтому возникает вопрос, как мозгу это удаётся.

Учёные задумывались над этой проблемой давно, и в 1960-х появилась теория, согласно которой на каждый раздражитель у нас в мозге отвечает лишь небольшая часть нейронов из того центра, который завязан на ощущения такого рода. То есть на один запах реагируют одни клетки, на другой — другие, и т. д., и в результате даже очень близкие по характеру ощущения мозг не спутает, так как эти группы нейронов не будут перекрываться.

Эту теорию удалось подтвердить для нейронов, которые занимаются обработкой сенсорной информации. Но как обстоят дела с её хранением и «вспоминанием» — так же или иначе? Об этом науке до сих пор не было известно.

И вот исследователи из Оксфорда (Великобритания) сообщают в Nature Neuroscience, что им удалось подтвердить такое фрагментированное кодирование информации и для центра памяти. Учёные экспериментировали с дрозофилами, которых учили различать два запаха — приятный и неприятный. Обычные мухи вызубривали, что есть что, и после этого старались избегать одного запаха и стремились к другому.

Ассоциативная память о запахах хранится у дрозофил в клетках Кеньона грибовидного тела, аналоге мозга у членистоногих. Но у клеток Кеньона есть клетки-контролёры, которые подавляют их активность так, чтобы на каждый отдельный стимул отвечало не слишком много ассоциативных нейронов.

И стоило учёным отключить только одного контролёра, как память у насекомых давала сбой: дрозофилы начинали реагировать на запах, лишь похожий на тот, на который их натаскивали. В ассоциативной памяти у мух нарушалась специфичность, точность связей, и происходило это из-за того, что нарушалась, если можно так сказать, система фрагментации нейронного пространства — как если бы двум разным файлам присвоили одинаковый адрес или «Войну и мир» переплели вперемешку с «Преступлением и наказанием».

То есть мозг не только обрабатывает разные стимулы разными группами клеток, но и хранит информацию о них в разных зонах центра памяти.

Хотя исследователи ставили опыты только с насекомыми и только с запахами, есть все основания полагать, что точно так же обстоят дела и у других видов и с другими стимулами. И, возможно, в будущем эти сведения помогут нам сделать нашу память более чёткой и послушной.