Какие группы нейронов регулируют обучение и память?

Актуальность

Ранее было известно, что в процессах организации памяти принимают участие ингибирующие интернейроны. Однако точная роль идентифицированных популяций интернейронов в изучаемых процессах оставалась неясной. Развитие нарушений по типу деменции ухудшает способности к формированию новых воспоминаний, прежде всего о событиях недавнего времени, с момента начала нейродегенеративных изменений.

В недавней работе, проведенной научными сотрудниками Уппсальского университета (Uppsala University), Швеция, совместно с их бразильскими коллегами выявлены специфические нейроны, играющие центральную роль в механизмах обучения и памяти. Результаты исследования, опубликованного в издании «Neuron» 5 июля 2018 г., могут послужить основой потенциала противодействия нейродегенеративным процессам при болезни Альцгеймера.

Материалы и результаты исследования

В предыдущих работах авторским коллективом описаны так называемые «клетки-гейткиперы», или «привратники» — OLM-клетки (Oriens-lacunosum moleculare). Данные субъединицы нервной ткани представлены в гиппокампе — области головного мозга, активность которой во многом связана с формированием воспоминаний. Новыми результатами группы под руководством профессора Класа Кулландера (Klas Kullander) показано, что активность OLM-клеток регулирует механизм кодирования воспоминаний в головном мозге.

В экспериментальной модели на лабораторных мышах ученые наблюдали ухудшение памяти животных при переактивации OLMα2-нейронов, и наоборот — инактивация указанных структур улучшала формирование новых воспоминаний. В частности, установлено, что промежуточные клетки OLMα2 могут либо усиливать (после их ингибирования), либо нарушать (при их активации) кодирование объектной памяти у свободно передвигающихся мышей, тем самым обеспечивая двунаправленную регуляцию. Более того, активация клеток OLMα2 способствовала блокированию воспоминаний, связанных со страхом. Также в результате наблюдений удалось установить, что клетки OLMα2 по-разному реагируют на никотин в дорсовентральной оси.

В ходе проведения эксперимента ученые предполагали возможность развития нарушений когнитивных механизмов обучения, учитывая манипуляции с функциональными эффектами на клеточном уровне нервной системы. Однако исследователи наблюдали противоположные ожидаемым эффекты активации и памяти, и навыков обучения.
Экстраполируя полученные результаты на возможности будущих исследований, авторы выразили надежду на то, что новые данные могут стать отправной точкой в изучении потенциала противодействия утрате памяти при болезни Альцгеймера и различных других типах деменций.

Выводы

Таким образом, вновь проведенное исследование существенно расширило понимание того, как один компонент в схемах кодирования воспоминаний может влиять на формирование памяти.

В целом авторы пришли к заключению, что промежуточные нейроны OLMα2 являются важным структурным компонентом нейронной сети промежуточной области гиппокампа, регулирующей процессы обучения и памяти. В резюме К. Кулландер отметил, что следующим шагом для команды исследователей станет более тщательное изучение поставленного вопроса в экспериментах, наиболее приближенных к тому, чтобы сопоставить эти результаты с физиологией человека. Накопление же необходимых знаний, в конечном итоге, определит возможности управляемой регуляции OLM-клеток у людей.

• Siwani S., França A.S.C., Mikulovic S. et al. (2018) OLMα2 cells bidirectionally modulate learning. Neuron, Jul. 5 [Epub. ahead of print].
• Uppsala University (2018) New research detects brain cell that improves learning. ScienceDaily, Jul. 5.

Наталья Савельева-Кулик