Исследователи из Центра науки о мозге RIKEN в Японии обнаружили, что ген, связанный с интеллектуальными способностями человека, необходим для нормального формирования памяти у мышей. Исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, показывает, что мыши с одной копией гена воспроизводят более короткие фрагменты своего предыдущего опыта во время периодов отдыха, что ухудшает их способность консолидировать воспоминания.
Повторение действия помогает людям помнить об этом в будущем. Мозг даже подсознательно воспроизводит переживания. Представьте, что вы впервые идете в ресторан. Когда вы путешествуете к месту назначения, нейроны в мозгу вызывали "разместить клетки" активируются последовательно. Позже, в состоянии покоя или во время сна, одни и те же нейроны реактивируются в той же последовательности во время эпизодов электрической активности, называемых резкими волнами, что позволяет вам запомнить маршрут в следующий раз.
Команда предположила, что этот процесс может быть ненормальным при заболеваниях, которые влияют на гиппокамп – часть мозга, где происходит воспроизведение памяти. Чтобы проверить эту теорию, они использовали модель мыши, в которой у мышей отсутствует одна копия гена SCN2A. Как объясняет руководитель группы Томас МакХью, "Ген SCN2A – это участок в геноме, где часто можно наблюдать мутации, связанные с неврологическими расстройствами. Изменения, нарушающие его функцию, наблюдались у пациентов с тяжелой умственной отсталостью и расстройством аутистического спектра"
Во-первых, команда установила, что мыши с удаленным геном работали плохо по сравнению с контрольными мышами, когда им требовалось искать пищу с использованием пространственной памяти. При просмотре групп клеток-мест, которые были реактивированы во время воспроизведения, они обнаружили, что, хотя конкретный порядок, в котором они были активированы, оставался неизменным, участвовало меньше нейронов, чем в первоначальном опыте. Это привело к усеченным повторам, которые исследователи далее описали как неудачную реактивацию нейронов, особенно в конце последовательности, объясняя, почему мыши не могли узнать, где находится их еда.
Мышиные модели важны для понимания человеческого обучения и нарушений памяти, а тесты пространственной памяти на мышах не используются просто потому, что активность пространственных клеток в гиппокампе настолько предсказуема и хорошо изучена. "Эти же клетки гиппокампа отвечают за кодирование и извлечение эпизодических воспоминаний в целом," говорит первый автор Стивен Миддлтон, "не только пространственная информация." Это означает, что проблемы с обучением, наблюдаемые у людей с мутациями гена SCN2A, также могут быть основаны на аналогичном ненормальном воспроизведении во время резкой волновой ряби.
Модель делеции SCN2A – одна из многих моделей заболеваний, поражающих гиппокамп. В большинстве моделей ячейки мест обычно не отображают местоположения, а это означает, что события не могут быть правильно закодированы. Миддлтон отмечает, что модель делеции SCN2A совершенно другая. "Мы были удивлены тем, что эффекты удаления SCN2A были настолько специфичны для одного процесса, специфичного для памяти. Гетерозиготная делеция SCN2A вызвала очень специфические изменения в активности клеток места только при воспроизведении воспоминаний, но не во время первоначального опыта."
"Следующим шагом является рассмотрение других моделей заболеваний, которые демонстрируют аналогичные нарушения памяти, и определение того, представляет ли это усечение воспроизводимой информации общий механизм для разных болезней, или каждое заболевание имеет свой собственный способ нарушения связанной с пульсацией активности воспроизведения."