Мыши не теряют воспоминания после искусственной спячки и утраты половины синапсов

Нейробиологи из Института науки и технологий Окинавы, совместно с коллегами, сделали открытие, которое меняет представления о нейробиологии. Ранее считалось, что для сохранения воспоминаний необходимо постоянное укрепление синапсов — связей между нейронами. Однако эксперименты с искусственной гибернацией мышей показали, что даже при значительной потере синапсов память у грызунов остается неизменной. Об этом рассказывает TechInsider.

Метод искусственной спячки на мышах был впервые успешно применен в 2020 году группой под руководством профессора Такеши Сакураи. Исследователи обнаружили нейронную цепь, отвечающую за запуск гибернации. Несмотря на то, что в природе мыши не впадают в спячку, эти нейронные структуры сохранились у большинства млекопитающих, включая человека.

В ходе исследования нейробиологи погружали мышей в состояние искусственной спячки, при котором активность мозга снижалась примерно на 70%. Изучение гиппокампа до и после гибернации показало, что в этот период исчезает более половины всех синапсов. При этом сокращение затрагивало как мелкие, так и крупные соединения, которые ранее считались наиболее устойчивыми и важными для хранения информации. Вопреки ожиданиям, поведенческие тесты после пробуждения показали, что точность воспроизведения памяти у животных осталась прежней, а в некоторых случаях даже улучшилась. Работа опубликована в журнале Science.

Чтобы понять причину этого феномена, исследователи впервые применили метод корреляционной световой и электронной микроскопии для детального анализа энграмм — физических следов памяти в мозге. Выяснилось, что при массовой утрате контактов мозг избирательно сохраняет небольшие кластеры — специфические группы взаимосвязанных синапсов.

Эта высшая архитектура связей, а не сила отдельных синапсов, позволяет удерживать информацию даже после глубокого торможения мозговой активности. Большинство изолированных связей оказались заменяемыми, но защищенные кластеры гарантировали точное воспроизведение памяти. Первый автор работы доктор Ю-Джу Лин прокомментировала результаты экспериментов: «С логической точки зрения, если бы все синапсы были жизненно необходимы для сохранения памяти, как считалось ранее, воспоминания должны были бы существенно ухудшиться».

В будущем авторы работы планируют выяснить, какие механизмы предохраняют ключевые группы синапсов от разрушения и как эти данные могут быть применимы к человеку.