При обучении обычно устанавливается ассоциация между сенсорным опытом и другими стимулами или определенным типом поведения, а нейроны в коре головного мозга передают модифицированную информацию синаптическим соединениям, которые у них уже есть с другими нейронами. Согласно общепринятой модели синаптической пластичности (которая считается основным механизмом реализации памяти и обучения), нейрон, который взаимодействует с другими нейронами этого же вида, излучает электрический импульс той или иной силы в зависимости от активности постсинаптических рецепторов. Как получается, что некоторые нейроны оказываются вовлеченными во взаимодействие, даже если они слабо связаны, решили исследовать в команде Энтони Хольмаата (Anthony Holtmaat) из Департамента нейронаук Университета Женевы (Швейцария).
Обычно исследователи для изучения синаптических механизмов искусственно индуцируют в нейронах электрические импульсы. Но команда Хольмаата выбрала другой путь для своих попыткок выяснить, что происходит в нейронах, когда они получают сенсорную стимуляцию. Ученые наблюдали за активностью коры головного мозга мышей, чьи усики, вибриссы, неоднократно механически стимулировались без искусственно индуцированного электрического импульса. Грызуны используют свои усики в качестве датчика для навигации и коммуникации, т.е. являются ключевым элементом восприятия у мышей.
Выяснилось, что сенсорные стимулы сами по себе способны генерировать долговременную синаптическую пластичность, поэтому синаптические связи будут укрепляться, даже если нейроны, вовлеченные в передачу стимула, буду оставаться молчащими, то есть не работать без внешнего воздействия. Кроме того, если сенсорная стимуляция длится в течение долгого времени, синапсы становятся настолько сильными, что нейроны активизируются и полностью вовлекаются в нейронную сеть. А после активации нейрон может способствовать дальнейшему укреплению синапсов. Эти данные до настоящего момента оставались неизвестными, и, по мнению ученых, эта сложным образом запускающаяся система, подобная метафоре с курицей и яйцом, в дальнейшем позволит лучше изучить механизмы памяти.
Кроме того, выяснилось, что стимулы, максимально укрепляющие синаптические связи, приходят из вторичных, не корковых, зон мозга, которые как раз передают реальную сенсорную информацию. Таким образом, образование памяти требует совместной активации нескольких синаптических путей в нейроне, даже если он и «молчит». Эти данные могут оказаться полезны для разработок техник обучения и в медицине, для программ реабилитации после инсульта и нейродегенеративных заболеваний.
Источник изображения: Nrets, CC BY 2.5, Wikimedia Commons
