Когда происходят какие-либо события, наш мозг записывает информацию, необходимую для того, чтобы вспомнить это событие в более позднее время — это фундаментальная основа того, как формируются воспоминания. Хотя память не является новой темой для исследователей или этой серии, в процессе создания памяти все еще есть элементы, которые остаются загадкой для ученых. Каковы нейронные механизмы хранения воспоминаний? Как расположены воспоминания? Как можно использовать эти последовательные маркеры для предсказания будущего поведения? Это то, что стремилась исследовать междисциплинарная группа из Калифорнийского университета в Ирвине.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature Communications, исследовательская группа описывает, как их исследование было разбито на этапы экспериментов и анализа данных. На экспериментальной стадии команда имплантировала электроды в область гиппокампа крыс. Этот подход позволил исследовательской группе наблюдать, когда нейроны были активны, когда крысы выполняли тесты на определение запаха. В этих тестах участвовали пять разных ароматов в различных последовательностях. Поскольку электроды собирали данные миллисекундного уровня в течение нескольких минут, было собрано много данных. На этапе анализа данных исследовательская группа построила статистическую модель машинного обучения для анализа большого количества собранных нейронных данных.

В своих выводах исследователи описывают статистический подход машинного обучения к анализу данных. Этот подход был жизненно важен, поскольку данные, собранные в этом исследовании, намного превосходят традиционные статистические методы, используемые в неврологии. Этот статистический подход машинного обучения представлял нейронную активность (и бездействие) исследования в виде изображений. Затем исследователи смогли визуализировать, как последовательности запахов сохраняются в мозгу и на них ссылаются через эти изображения. Этот подход позволил исследовательской группе увидеть формирование памяти, последовательность и то, как мозг затем ссылался на эту память для будущего использования. Этот подход был настолько успешным, что исследовательская группа могла делать прогнозы о последовательности запахов, которые испытывает крыса, исключительно на основе данных.

Хотя повторение этих результатов по-прежнему необходимо, исследовательская группа считает, что этот подход может расширить понимание нарушений памяти при когнитивных расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера и другие формы деменции. Исследователи считают, что им впервые удалось выяснить не только то, как формируется память, но и то, как она упорядочивается и планируется для использования в будущем. Невероятно, что может произойти, когда несколько исследовательских дисциплин работают вместе.

Это была статья 184 из серии Краткие факты о Studio.

Ссылки:
Клеветт, Д., ДюБроу, С., и Давачи, Л. (2019). Преодоление времени в мозгу: как воспоминания о событиях строятся на основе опыта. Гиппокамп, 29(3), 162–183.

Эйхенбаум, Х. (2014). Клетки времени в гиппокампе: новое измерение для отображения воспоминаний. Nature Reviews Neuroscience, 15 (11), 732–744.

Шахбаба Б., Ли Л., Агостинелли Ф., Сараф М., Купер К.В., Хагвердян Д., Элиас Г.А., Бальди П. и Фортин Н.Дж. (2022). Ансамбли гиппокампа представляют собой последовательные отношения между расширенной последовательностью непространственных событий. Сообщения о природе, 13 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-022-28057-6

‌ Калифорнийский университет в Ирвине. (2022, 15 февраля). Исследовательская группа раскрывает ключевые механизмы мозга для организации воспоминаний во времени. Медицинский экспресс.com; Медицинский экспресс. https://medicalxpress.com/news/2022-02-team-uncovers-key-brain-mechanisms.html