Септо-энторинальный ГАМКергический путь, позволяющий переключаться между эпизодическими воспоминаниями

Для исследования эпизодической памяти мышей обучали в модели условно рефлекторного страха (fear conditioning). Коротко: животных помещали в камеру с металлической решеткой на полу, давали ему время обследовать камеру, затем производили электрокожную стимуляцию через эту решетку. В мозге животных образуется связь между такой обстановкой и негативным подкреплением, которая проявляется в том, что при повторном помещении в данную камеру мышь демонстрирует реакцию замирания.

Чтобы исследовать модификацию памяти, часть животных поместили в камеру повторно, и также провели электрокожную стимуляцию (группа с двойным обучением). Время замирания на следующий день после такого повторного обучения было выше, чем без повторного обучения.

Дальше авторы сравнили экспрессию "маркера активности нейронов" c-Fos во время помещения животных в камеру после обучения и обучения с повторным подкреплением, но на этот раз без удара током, чтобы посмотреть, в каких зонах мозга активируются нейроны во время извлечения памяти. Было обнаружено, что экспрессия c-Fos была повышена в тормозных (ГАМКергических) нейронах в медиальном септуме и супрахиазматическом ядре гипоталамуса в группе с двойным обучением по сравнению с группой с одиночным обучением. Дальнейшие исследования были сосредоточены на медиальном септуме.
ГАМКергические нейроны медиального септума (МС) отправляют свои отростки в гиппокамп и медиальную энторинальную кору (мЭК). С использованием ретроградного мечения нейронов, отправляющих отростки в эти зоны, авторы показали, что во время предъявления контекста в группе с двойным обучением по сравнению с группой с одиночным обучением больше активируются нейроны медиального септума, отправляющие свои отростки в медиальную энторинальную кору, а не в гиппокамп.
Функциональное ингибирование связи ГАМК-МС-мЭК с помощью оптогенетики показало, что ингибирование активности ГАМК-МС-мЭК нейронов во время нахождения животных в камере в группе с двойным обучением снижало уровень их замирания на следующий день, в то время как у животных в группе с одиночным обучением - нет. Интересно, что это работает и для угашения памяти. Когда животные были обучены, а затем с помощью длительного нахождения животного в камере без предъявления тока происходило угашение памяти, то последующее ингибирование активности ГАМК-МС-мЭК нейронов наоборот усиливало эту память на следующий день после сочетания нахождения в камере и оптогенетического ингибирования. То есть у мышей в мозге существуют нейроны, которые избирательно регулируют не просто память, а память, которая подвергалась изменениям после формирования!

Дальнейшие эксперименты показали, что активация ГАМК-MS-mEC нейронов после переучивания не просто "нарушает" новую память, а может переключать её между двумя состояниями - старой и новой памятью (в протоколе, когда одну и ту же камеру ассоциировали то с отрицательным, то с положительным подкреплением).

Таким образом, можно сказать, что сочетание мощных методов - исследование колокализации маркеров типов нейронов и маркера активации нейронов c-Fos, - позволяет найти специфические группы нейронов, регулирующих самые тонкие процессы в мозге. Оптогенетическое ингибирование позволяет проверить появившиеся идеи о роли тех или иных нейронов. Подобные статьи со временем могут казаться немного однотипными, однако они действительно позволяют узнавать о работе мозга на ранее недоступном уровне, что даёт надежду на то, что мы таки сможем понять, как устроено наше (ну или как минимум мышиное) поведение.