Исследование показало, что у молодых животных нейроны гиппокампа чрезвычайно возбудимы и связаны в гиперпереплетенный узор. К взрослению сеть становится разреженной и структурированной, что делает воспоминания более конкретными. Ученые связывают это с феноменом детской амнезии.
Австрийские ученые в своем исследовании сосредоточились на области гиппокампа CA3 (рог Аммона 3), которая играет важную роль в хранении и воспроизведении воспоминаний. Здесь нейроны обладают особенно высокой пластичностью — способностью укреплять или ослаблять связи (синапсы), что лежит в основе формирования и стирания следов памяти.
Команда изучала срезы мозга мышей вскоре после рождения, в подростковом возрасте и во взрослом состоянии. Оказалось, что у совсем молодых животных сеть в CA3 чрезвычайно плотная: множество нейронов связано друг с другом в почти хаотичном, гиперпереплетенном узоре. По мере взросления эта сеть становится более разреженной, но структурированной: избыточные связи «обрезаются», а оставшиеся упорядочиваются. Значительные изменения начинаются уже вскоре после рождения и особенно заметны к подростковому возрасту.
«Мы обнаружили, что мозг новорожденного — не tabula rasa, чистый лист, как думали раньше, а скорее tabula plena, “заполненный лист”, связи в котором со временем становятся более редким и специфически соединенным», — объясняет соавтор работы, нейробиолог из Института науки и технологий Австрии Петер Йонас.
Физиологические измерения показали, что в молодом мозге отдельный входной сигнал часто уже достаточен, чтобы нейрон отреагировал на него. Синапсы оказываются не слабыми, а, наоборот, очень сильными и возбуждаемыми. У взрослых животных ситуация меняется: для активации нейрону требуется уже несколько совпадающих сигналов, и сеть работает более избирательно.
Такая сверхчувствительность ранней сети имеет оборотную сторону. Когда нейроны включаются слишком легко, разные события вызывают сильно перекрывающиеся паттерны активности. В результате вместо четко разграниченных воспоминаний формируются размытые, мало специфичные «общие впечатления». Это хорошо согласуется с поведенческими данными: молодые грызуны, однажды получив легкий удар током в определенной части клетки, потом замирают от страха не только в этом месте, но и в любой похожей обстановке. Память есть, но она не точная.
С возрастом, когда сеть в CA3 прореживается, нейроны становятся более разборчивыми, из них формируются отдельные устойчивые группы, соответствующие конкретным событиям. Авторы предполагают, что одна из причин нашей «детской амнезии» — именно в этом: самые ранние воспоминания, возможно, изначально слишком нечеткие и перекрывающиеся, чтобы сохраниться надолго в зрелой, более точной системе.
По словам Йонаса, плотная предустановленная сеть дает мозгу важное преимущество на старте развития. Если бы он рождался полностью «пустым», нейроны могли бы быть слишком слабо соединены и просто «не находить» друг друга, затрудняя первые попытки связать зрительные, слуховые и обонятельные сигналы в единый опыт. Генетически запрограммированная «переподключенность» обеспечивает избыток возможных путей, а затем опыт и активность постепенно «вычерчивают» из этого хаоса нужные маршруты.
Наблюдения хорошо вписываются в общую картину развития памяти, отмечает доцент Института мозга, познания и поведения им. Дондерса при Университете Радбоуда в Нидерландах Хаудюр Фрейя Олафсдоттир, не принимавшая участия в работе: психологические исследования давно показывают, что с возрастом воспоминания становятся все более конкретными, и теперь этот процесс можно наглядно увидеть на уровне микросетей мозга.
Авторы подчеркивают, что их результаты не исключают влияния опыта, который может формироваться до, во время и сразу после рождения — скорее всего, он оставляет следы в других системах и на других уровнях. Но для зрелой эпизодической памяти, которая непосредственно зависит от гиппокампа, старт, похоже, дается не с нуля, а с уже «заполненного черновика», который мозг затем тщательно редактирует.
