Как мозг отличает важные моменты от пустяков — раскрыт процесс, который работает в первые часы после события

Роль таламуса в укреплении памяти уточнена учёными Рокфеллера

Воспоминания возвращаются неожиданно: запах может вернуть давно забытый эпизод, а короткий звук оживляет картину прошлого. Одни моменты тускнеют быстро, другие остаются с нами десятилетиями, и учёные стремятся понять причину этой разницы. Новое исследование открывает механизм, который определяет, какие следы переживаний сохраняются надолго. Об этом сообщает команда Университета Рокфеллера.

Как мозг создаёт и укрепляет память

Современные исследования показывают, что память формируется через цепочку молекулярных процессов, срабатывающих как последовательные таймеры. Каждый из них запускается в разных структурах мозга, влияя на судьбу воспоминания. Некоторые таймеры помогают закрепить память, другие постепенно ослабляют её.

Чтобы изучить эту систему, ученые использовали мышей, перемещающихся по средам виртуальной реальности. Повторяющиеся ситуации вызывали формирование крепких воспоминаний, тогда как редкие события исчезали заметно быстрее. Это помогло исследователям увидеть разницу между кратковременными и устойчивыми следами опыта.

"Это ключевое открытие, потому что оно объясняет, как мы корректируем долговечность воспоминаний", — сказал Раджасетхупати.
"То, что мы выбираем, чтобы помнить, — это постоянно развивающийся процесс, а не одноразовый щелчок переключателя".

Так сформировалась новая концепция: долговременная память не возникает мгновенно. Она проходит через этажи биологической поддержки, укрепляясь шаг за шагом.

Почему старые модели памяти оказались неполными

Традиционная гипотеза разделяла память строго на две зоны: гиппокамп отвечал за кратковременное хранение, а кора — за долговременное. Однако эта схема слишком упрощала реальную работу мозга. Она предполагала существование молекулярного "выключателя", который отправляет воспоминание в постоянное хранилище после короткой задержки.

"Существующие модели памяти в мозге включали молекулы памяти, похожие на транзисторы, которые действуют как переключатели включения/выключения", — сказал Раджасетупати.

Но такая модель не объясняет, почему одни воспоминания хранятся месяцами, а другие остаются на всю жизнь. Исследование 2023 года указало на более важную роль таламуса — региона, который помогает "оценивать" значимость памяти и направляет ценные воспоминания в кору для дальнейшего укрепления. Это открытие стало основой для нового вопроса: что происходит с памятью в первые часы и дни после её рождения?

Как мозг различает сильные и слабые воспоминания

Использование виртуальной реальности позволило создать контролируемые условия, где мыши сталкивались как с повторяющимися, так и с единичными событиями. Повторяемость оказывалась ключом к формированию мощных воспоминаний, а редкие моменты становились недолговечными.

"Андреа Терсерос, постдок в моей лаборатории, создал элегантную поведенческую модель, позволяющую нам раскрыть эту проблему по-новому", — сказал Раджасетупати.

Однако наблюдений было недостаточно. Чтобы понять молекулярные шаги, исследователи использовали скрининг CRISPR под руководством Селин Чен. Это позволило точечно "выключать" гены в таламусе и коре. После удаления отдельных молекул воспоминания либо исчезали быстрее, либо удерживались дольше обычного. Так удалось выявить несколько ключевых регуляторов, запускающих последовательность консолидации памяти.

Генные программы, которые удерживают память живой

Результаты исследования показали, что долговременная память проходит через серию генных программ. Первые активируются почти сразу и исчезают быстро. Более поздние программы действуют дольше и помогают удерживать память на годы.

Три регулятора стали центральными:

• Camta1 - запускает раннюю поддержку памяти в таламусе;
• Tcf4 - укрепляет взаимодействие таламуса и коры;
• Ash1l - действует в передней поясной коре, изменяя структуру хроматина и стабилизируя долгосрочное хранение.

Если один из этих этапов нарушается, память ослабевает.

"Если вы не продвигаете воспоминания на эти таймеры, мы считаем, что вы готовы быстро забыть об этом", — объяснил Раджасетупати.

Каждый таймер — это не самостоятельный механизм, а часть общей последовательности. Если воспоминание не "поднимается" по этим уровням, оно растворяется. Сильные переживания, наоборот, проходят через все этапы и закрепляются.

Универсальный биологический язык памяти

Ash1l относится к семейству белков, которые важны для поддержания клеточной идентичности. Эти же механизмы управляют иммунной памятью — способностью организма помнить о прошлых инфекциях. Они также поддерживают развитие клеток, которые становятся нейронами или мышцами. Это говорит о том, что мозг использует общие биологические решения в разных системах.

Понимание этих процессов важно для изучения заболеваний, связанных с нарушениями памяти. Если учёные смогут поддержать второй или третий уровень консолидации, мозг может частично компенсировать разрушение первых ступеней.

"Если мы знаем вторую и третью области, которые важны для консолидации памяти, и у нас есть нейроны, умирающие в первой области, возможно, мы можем обойти поврежденную область и позволить здоровым частям мозга взять верх", — сказал Раджасетупати.

Следующий шаг — выяснить, что именно заставляет включаться каждый таймер и как организм оценивает значимость события.

"Мы заинтересованы в том, чтобы понять жизнь памяти за пределами ее первоначального образования в гиппокампе", — сказал Раджасетупати. "Мы считаем, что таламус и его параллельные потоки связи с корой являются центральными в этом процессе".