У мозку знайшли механізм для пошуку відмінностей у «вже баченому»

Нейрофізіологи з Університету Джонса Хопкінса виявили, що при обробці інформації про вже знайомі місця, які за будь-якими характеристиками відрізняються від раніше баченого, різні ділянки гіпокампа щурів працюють одночасно в двох режимах. В одній ділянці нейрони «відтворюють» патерн по знайомих деталях, активуючи старий спогад про це місце. А в іншому - нервові клітини формують новий спогад, як якби щур бачив це місце вперше. Роботу опубліковано в журналі.

Вчені імплантували електроди в гіпокамп щурів. Після чого запускали тварин у кругові лабіринти. Протягом усього маршруту були розсипані шоколадні крихти, що дозволяло змусити щурів пройти лабіринт повністю. Всього використовувалося чотири різних лабіринти - з підлогою, зробленою з наждачного паперу, килимового покриття, клейкої стрічки і гуми. З боків лабіринту розташовувалася чорна завіса з пришитими до неї різними предметами. Після 10 днів тренувань щури сформували когнітивні карти лабіринту, що було підтверджено специфічними патернами активності нейронів місця.

На наступному етапі експерименту вчені стали приводити лабіринт у рух. Пол лабіринту став рухатися проти годинникової стрілки, а завіса - проти годинникової. Метою цих маніпуляцій було «заплутати» нейрони щурів. З одного боку - це начебто був той же самий лабіринт, а з іншого - положення пришитих до завіси речей змінювалося, так само як і їх положення щодо купок шоколадних крихт. Як пояснив провідний автор дослідження, це в певному сенсі «нагадує ситуацію, коли ми зустрічаємо однокласника, якого не бачили вже 20 років, і розуміємо, що цей почесний і з довгим сивим волоссям чоловік все одно той же самий, тільки неабияк змінився хлопчина».

З'ясувалося, що в таких умовах різні ділянки гіпокампу (підкіркової структури мозку, що відповідає за пам'ять) виконують одночасно два різні завдання. В області зубчастої звивини і примикаючої до неї зони CA3 (- амоніїв ріг) відбувається процес так званої сепарації паткестів (pattern separation), який дозволяє відрізнити один спогад, від безлічі інших, що вже зберігаються в пам'яті. Цей процес активується найчастіше в тому випадку, якщо мозку «здається», що він бачить це місце вперше.

Паралельно в іншій частині зони CA3 починається процес «відтворення» патерну (pattern completion), під час якого за уривчастими і неповними сенсорними даними активується слід пам'яті про це вже раніше бачене місце. Іншими словами, незважаючи на неспівпадіння ряду ознак, мозок «розуміє», що це все те ж, хоча і дещо змінене місце.

Це відкриття ще належить окремо інтерпретувати (хоча вже зараз можна припустити, що якийсь збій у цьому механізмі паралельної активації може вести, наприклад, до ефекту). Однак найбільш важливим результатом може стати перегляд ряду уявлень про роботу гіпокампа. Раніше нейрофізіологи вважали, що зони, що відповідають за поділ і відтворення патировів конкурують між собою. Перша завжди сприймає будь-які комбінації стимулів як нові, а друга - як альтернативний варіант вже баченого. Відповідно, або створюється новий слід в пам'яті, або активується раніше створений, а нова енграма формується лише як підваріант «вже баченого». Відповідно, активація однієї зони ніби «вимикає» іншу. Тепер виходить, що гіпокамп працює більш складним чином - як багаторівнева система, де паралельно йдуть два процеси, а потім в зоні CA3 приймається остаточне рішення який з них вибрати.