Исследование, опубликованное в журнале Science, отвечает на фундаментальный вопрос нейробиологии: как память остается стабильной, если нейронные сети постоянно меняются?

В обычных условиях контакты между нейронами — синапсы и их отростки, дендритные шипики — непрерывно образуются и исчезают. Чтобы изучить этот процесс в экстремальных условиях, ученые ввели мышей в состояние искусственной гибернации. Для этого они применили хемогенетический метод, активировав специальные Q-нейроны гипоталамуса, что временно погрузило животных в глубокое гипометаболическое и гипотермическое состояние с минимальной нейронной активностью.

Во время этой спячки гиппокамп мышей потерял более половины всех синапсов, однако после пробуждения животные полностью сохранили ранее сформированные воспоминания.

Выяснилось, что память удерживается благодаря особой архитектуре связей между нейронами-энграммами, то есть клетками, непосредственно кодирующими полученный опыт. Эти связи объединяются в защищенные пространственные кластеры и опираются на многосинаптические структуры, которые успешно сопротивляются разрушению во время снижения активности мозга.

Кроме того, более 80% уничтоженных во время спячки дендритных шипиков после выхода из гибернации восстановились ровно на тех же местах, где они находились изначально. Это доказывает, что в мозге существует скрытый структурный чертеж, поддерживающий стабильность нейронной сети.

Таким образом, воспоминания опираются не на прочность отдельных синапсов, а на высокоуровневую архитектуру всей сети, что открывает новые перспективы в исследовании и лечении нейродегенеративных заболеваний.

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aee7004