Поскольку мышь проводит свою среду, центральная гиппокампальная область под названием CA1 полагается на ритмичные волны нервного входа от соседних отделов головного мозга, чтобы создать обновленную карту пространства. Когда исследователи выключили вход из соседней гиппокампальной области CA3, освеженные карты стали смешанными. В то время как мыши могли все еще сделать простую навигационную задачу, и сигналы от единственных нейронов, казалось, представляли пространство точно, кодекс уровня населения, или ‘оркестр’ был несвоевременными и содержавшими ошибками. «Нервная музыка не изменилась», сказал ведущий автор Томас Макхью, «но заставив вход CA3 замолчать к CA1 в гиппокампе, мы избавились от проводника».Макхью и соавтор Стивен Миддлтон достигли этого генетически техническими мышами, чтобы выразить токсин нерва в CA3, которые закрывают синаптические соединения между CA3 и другими мозговыми областями.
Полная нейронная деятельность была сохранена, но с синаптической коммуникацией, эффективно приглушенной, они могли измерить воздействие удаления входа CA3 на космической карте в области CA1.В то время как мыши бежали вверх и вниз по следу, авторы сделали запись многократных отдельных нейронов, а также суммированного электрического тока от более многочисленной группы нейронов, названных местными полевыми потенциалами.
Это позволило им контролировать каждый цикл теты, период времени, по которому гиппокамп обновляет свою нервную карту пространства, когда мышь двигается.Сравнивая человека и деятельность населения у нормальных и трансгенных мышей, они сделали по-видимому парадоксальное наблюдение. Как трансгенные мыши, перемещенные во вложение, отдельные нейроны продолжали обновлять свою деятельность в регулярном интервале 8 Гц, известных как прецессия фазы цикла теты. Эта циклическая организация информации, однако, отсутствовала через население нейронов. «Без входа от CA3 не было никакой глобальной организации нервных сигналов через цикл теты, чтобы определить, куда мышь произошла из или куда это шло», сказал Макхью.
Открытие умственной карты пространства в гиппокампе было награждено Нобелевской премией 2014 года в Физиологии или Медицине, но соединительные ансамбли схемы клеток места, которые также используются для обработки памяти, и как они обновляют в в реальном времени, не были известны. Без входа CA3 точного предсказания пространственного местоположения от ансамбля ослабляют нервному кодексу. Мышь все еще знает, где это, но небольшие ошибки в представлении пространства от отдельных нейронов становятся составленными без CA3, направляющего ансамбль CA1. «Если нейроны не активируют в последовательности, Вы не можете организовать воспоминания через время», говорит Макхью. «Нужна ли у мышей или людей, Вам временная организация, чтобы добраться отсюда дотуда, принять решения и достигнуть целей». Если бы закрытие CA3 было возможно в людях, Макхью предлагает, воспоминания, вероятно, стали бы бесполезными и смешанными.
Более ранняя работа с этими теми же самыми мышами указала на подобную роль для нейронов CA3 в организации информации во время сна, процесс, требуемый для долгосрочного хранения памяти.В то время как отдельные гиппокампальные нейроны продолжают тикать, это исследование показывает, что нервному оркестру нужен вход CA3, чтобы служить проводником.
Это означает, что различные нервные кодирующие стратегии отделены, но взаимозависимые в мозгу. Возможно, что еще более важно, авторы наблюдали уменьшение в нервной особенности колебаний CA3-to-CA1 коммуникации.
Разрушения к этим колебаниям были определены при болезнях в пределах от шизофрении к болезни Альцгеймера и более глубокому пониманию того, как ритмы мозга организуют информацию, может пролить свет на механизмы схемы этих беспорядков.