Ученые впервые обнаружили у животных способность помнить, как люди

Американские исследователи получили неожиданные результаты.

Способность воспроизводить воспоминания из эпизодической памяти есть не только у людей. Как выяснила команда американских ученых, статья которых опубликована в журнале Current Biology, на это способны и крысы, пишет nplus1.ru.

Авторам исследования удалось создать точную модель такого воспроизведения, включающую все аспекты: от запоминания последовательности и задействования долговременной памяти до работы гиппокампа.

В эпизодической памяти хранится информация о конкретных событиях в их контексте: когда что-то произошло, где оно произошло, а также о том, что именно произошло. Обычно ее противопоставляют семантической памяти, которая хранит обобщенные знания о мире. Примером воспоминания, хранящегося в эпизодической памяти, может быть информация о том, где стоит тарелка с только что купленными бананами; в семантической же памяти хранится информация о форме и цвете банана.

Разумеется, эпизодическая память действует не только как хранилище воспоминаний о событиях, но и как инструмент использования этих воспоминаний в жизни — посредством воспроизведения хранящейся в эпизодической памяти информации. Например, если вас попросят рассказать какую-либо историю из своей жизни, вам необходимо будет воспроизвести всю информацию из эпизодической памяти в хронологическом порядке, детализируя ее настолько, насколько позволяет ее объем.

Способность воспроизводить воспоминания из эпизодической памяти до сих пор была найдена только у людей. Команда ученых из Индианского университета в Блумингтоне под руководством Джонатона Кристала (Jonathon D. Crystal) занялась поиском такой способность у крыс. Известно, что крысы умеют хранить информацию об отдельных событиях; для того, чтобы выяснить, могут ли они ее воспроизводить, ученые обозначили пять критериев эффективного воспроизведения:

1) Животное должно помнить порядок событий;

2) Воспроизведение должно полагаться на эпизодическую память, а не на какую-либо другую;

3) Воспроизведение должно полагаться на работу долговременной памяти;

4) Информация из других видов памяти не должна мешать воспроизведению;

5) Работа используемой эпизодической памяти должна полагаться на гиппокамп.

Гиппокамп считается «командным центром» памяти, в частности — эпизодической: эта мозговая структура участвует в процессе удерживания информации (кратковременная память) и ее дальнейшей консолидации (перехода в долговременную память). Кроме того, гиппокамп также принимает участие в процессе извлечения воспоминаний: этот процесс происходит за счет работы той же нейронной сети, что и процесс формирования воспоминаний, но использует еще один отдел — субикулум.

Ученые разработали эксперимент, в которых научили крыс (всего их было 13) запоминать порядок предоставляемой информации и затем извлекать отдельные фрагменты: крысам представляли несколько различных ароматизаторов в пробирке и обучили их выбирать второй или четвертый запах с конца для получения угощения. Во время оценки работы их памяти крыс знакомили с новыми запахами, а затем давали две пробирки: в одной из них содержался второй (или четвертый) запах с конца из линейки представленных, а в другой — запах, следующий другим по порядку (например, пятым или седьмым с конца). При выборе правильного запаха крыса получала угощение. Крысы правильно выбирали пробирку с запахом примерно в 90 процентах случаев.

Парадигма эксперимента на способность запоминания
Crystal et al. / Current Biology 2018

Чтобы убедиться, что воспроизведение воспоминаний включает эпизодическую память, а также задействует работу долговременной памяти, ученые увеличили время между представлением пробирок с 20 до 40 секунд, а между представлением пробирок и оценкой памяти до одного часа. Крысы находили необходимые пробирки примерно так же эффективно: с точностью в 90 процентов для второго с конца запаха и 80 процентов — для четвертого с конца запаха.

Парадигма эксперимента на работу долговременной и эпизодической памяти
Crystal et al. / Current Biology 2018

После этого ученые проверили, могут ли крысы эффективно воспроизводить информацию из эпизодической памяти, если между процессом запоминания и воспроизводства предоставить им какую-либо новую информацию. Для этого ученые провели два эксперимента, перед которыми обучили крыс выбирать для получения угощения новый запах. В процессе обучения крысам сначала представляли пробирку с одним запахом, добавляли к нему новую пробирку, давая угощение за выбор ее, а затем меняли первую пробирку на новую — и уже она представляла крысам возможность получить угощение. Ученые таким образом проследили за тем, будет ли промежуточное (между знакомством с запахами и выбором нужного) задание на выбор нового запаха мешать крысам воспроизводить воспоминания. Оказалось, что крысы так же эффективно выбирают второй и четвертый с конца запах, причем даже в том случае, если выбор стоит между выигрышным запахом из представленного списка и тем, который был выигрышным во время промежуточного задания.

Парадигма эксперимента с использованием промежуточного задания
Crystal et al. / Current Biology 2018

С помощью экспериментов ученым удалось проследить все аспекты эффективного воспроизведения воспоминаний из эпизодической памяти. Работу гиппокампа ученые оценили с помощью временной супрессии его работы с помощью введения искусственного рецептора-ингибитора, селективно активируемого только с помощью искусственных препаратов (DREADD). После введения этих рецепторов нейроны гиппокампа модифицированных крыс отвечали либо на активатор — искусственную сигнальную молекулу клозапин-N-оксида, либо его метаболит-ингибитор. Крысы эффективно распознавали запахи и выбирали новый между новым и старым как при введении активатора, так и при введении ингибитора, но не могли эффективно воспроизвести информацию (выбрать второй и третий с конца запах) после введения клозапина-N-оксида.

Вероятность правильного распознавания (в долях, по вертикали) в экспериментах (A) и при введении препаратов (B)
Crystal et al. / Current Biology 2018

Ученым, таким образом, удалось создать очень точную модель воспроизведения воспоминаний из эпизодической памяти на крысах. С одной стороны, это указывает на то, что способность такого воспроизводства — эволюционно очень древняя. С другой стороны, проведенное исследование предоставляет возможность в дальнейшем использовать крыс в качестве модельных животных для работы эпизодической памяти у людей: как для изучения ее работы, так и для поиска эффективных способов предупреждения и лечения, например, деменции и болезни Альцгеймера.

Еще один важный факт о работе памяти крыс — это наличие у них так называемой «метапамяти», то есть способности понимать, как функционирует их собственная память. Такую способность крыс прошлым летом обнаружили американские ученые.