Летучие мыши сохраняют память о полетах фиксированными временными пакетами

Ученые из Университета Беркли впервые записали активность сотен нейронов у летучих мышей во время свободного полета и приблизились к объяснению механизма хранения воспоминаний у млекопитающих.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает связь работы нейронов гиппокампа и ритма тета-волн в мозге – ключевого процесса формирования долговременной памяти.

Используя беспроводные кремниевые электроды, исследователи лаборатории Михаила Ярцева отслеживали активность мозга египетских фруктовых мышей во время свободного полета. Эта технология основана на работах Нахума Улановского из Института Вейцмана, который впервые использовал беспроводную технику для изучения гиппокампа летучих мышей.

Лаборатория Улановского, в которой начинал свою научную деятельность Михаил Ярцев, открыла "социальные клетки места" в гиппокампе летучих мышей. В новой работе лаборатория Михаила Ярцева развивает эти методы, создав беспроводные устройства нового поколения, способные записывать активность сотен нейронов одновременно у свободно летающих животных.

"Клетки места" в гиппокампе создают пространственную карту окружения, они активируются в определенных (чаще всего в домашних) локациях. Во время отдыха эти нейроны еще раз "переигрывают" те же последовательности сигналов что и в полете, но в сжатом временном формате. Как показали ученые, все воспроизведения имеют одинаковую длительность независимо от протяженности исходного полета – 10 или 20 метров. Эта длительность оказывается элементарной единицей обработки информации в мозге.

Как объясняет Ярцев: "С вычислительной точки зрения очень выгодно работать с фиксированными пакетами информации".

Исследователи показали, что ритм нейронной активности во время полета летучих мышей совпадает с частотой взмахов крыльев и составляет 8 герц (8 взмахов в секунду). Эта частота совпадает с тета-ритмом в мозге грызунов.

Ярцев отмечает, что существует множество других форм поведения животных – от дрожания мышиных усов до ритмов человеческой речи, – которые происходят на частоте около 8 герц. Возможно, этот ритм служит универсальным нейронным механизмом для управления поведением.

"Есть что-то в этой частоте, что повсеместно встречается у разных видов, особенно у млекопитающих", – говорит Ярцев. Работа ученых помогает пониманию работы памяти не только у грызунов и летучих мышей, но, возможно, и у человека.