В шаге к пониманию, как эти дефектные воспоминания возникают, нейробиологи MIT показали, что они могут привить ложные воспоминания в мозгах мышей. Они также нашли, что многие неврологические следы этих воспоминаний идентичны по своей природе тем из подлинных воспоминаний.«Является ли это ложной или подлинной памятью, нервный механизм мозга, лежащий в основе отзыва памяти, является тем же самым», говорит Сузуму Тонегоа, профессор Пикауэра Биологии и Нейробиологии и ведущего автора статьи, описывающей результаты в выпуске 25 июля Науки.Исследование также представляет новые свидетельства, что воспоминания сохранены в сетях нейронов, которые формируют следы памяти для каждого опыта, который мы имеем – явление, которое лаборатория Тонегоа сначала продемонстрировала в прошлом году.
Нейробиологи долго искали местоположение этих следов памяти, также названных энграммами. В паре исследований Tonegawa и коллеги в Институте Пикауэра MIT Изучения и Памяти показали, что они могли определить клетки, которые составляют часть энграммы для определенной памяти и повторно активируют ее, используя технологию, названную оптогенетикой.Ведите авторы статьи – аспирант Стив Рамирес и исследователь Сюй Лю. Другие авторы – технический помощник Пэй-Энн Лин, исследователь Джангюп Су, и postdocs Мишель Пигнателли, Роджер Редондо и Томас Райан.
Поиск энграммыЭпизодические воспоминания – воспоминания о событиях – сделаны из ассоциаций нескольких элементов, включая объекты, пространство и время. Эти ассоциации закодированы химическими и физическими изменениями в нейронах, а также модификациями к связям между нейронами.То, где эти энграммы проживают в мозгу, было давним вопросом в нейробиологии. «Информация распространена в различных частях мозга или является там конкретной областью мозга, в котором сохранен этот тип памяти?
Это было очень фундаментальным вопросом», говорит Тонегоа.В 1940-х канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд предположил, что эпизодические воспоминания расположены в височной доле мозга. Когда Пенфилд электрически стимулировал клетки в височных долях пациентов, которые собирались перенести операцию, чтобы рассматривать эпилептические конфискации, пациенты сообщили, что определенные воспоминания трещали в ум.
Более поздние исследования пациента страдающего амнезией, известного как «H.M». подтвержденный, что височная доля, включая область, известную как гиппокамп, очень важна для формирования эпизодических воспоминаний.Однако эти исследования не доказали, что энграммы на самом деле сохранены в гиппокампе, говорит Тонегоа. Чтобы изложить доводы, ученые должны были показать, что активация определенных групп гиппокампальных клеток достаточна, чтобы произвести и вспомнить воспоминания.
Чтобы достигнуть этого, лаборатория Тонегоа обратилась к оптогенетике, новой технологии, которая позволяет клеткам быть выборочно включенными или от использования света.Для этой пары исследований исследователи спроектировали мышь гиппокампальные клетки, чтобы выразить ген для channelrhodopsin, белок, который активирует нейроны, когда стимулируется при свете. Они также изменили ген так, чтобы channelrhodopsin был произведен каждый раз, когда ген финансовых директоров, необходимый для формирования памяти, был включен.
В прошлогоднем исследовании исследователи тренировали этих мышей, чтобы бояться конкретной палаты, поставляя умеренный удар током. Поскольку эта память была сформирована, ген финансовых директоров был включен, наряду со спроектированным channelrhodopsin геном. Таким образом, клетки, кодирующие след памяти, были «маркированы» светочувствительными белками.
На следующий день, когда мыши были помещены в различную палату, они никогда не видели прежде, они обычно вели себя. Однако, когда исследователи поставили световой импульс гиппокампу, стимулируя клетки памяти, маркированные channelrhodopsin, мыши замерзли в страхе, поскольку память предыдущего дня была повторно активирована.
«По сравнению с большинством исследований, которые рассматривают мозг как черный ящик, пытаясь получить доступ к нему с внешней стороны в, это похоже, мы пытаемся изучить мозг от наизнанку», говорит Лю. «Технология, которую мы разработали для этого исследования, позволяет нам штрафу – анализируют и даже потенциально переделывают процесс памяти, непосредственно управляя клетками головного мозга».Incepting ложные воспоминанияЭто точно, что исследователи сделали в новом исследовании – исследование, могли ли бы они использовать эти повторно активированные энграммы, чтобы привить ложные воспоминания в мозгах мышей.
Во-первых, исследователи разместили мышей в новую палату, A, но не поставили шоков. Поскольку мыши исследовали эту палату, их камеры памяти были маркированы channelrhodopsin.
На следующий день мыши были размещены во вторую, совсем другую палату, B. Через некоторое время мышам дали легкий шок ноги. В тот же самый момент исследователи использовали свет, чтобы активировать клетки, кодирующие память о палате A.В третий день мыши были размещены назад в палату A, где они теперь заморозились в страхе, даже при том, что они никогда не потрясались там.
Ложная память была incepted: мыши боялись памяти о палате, потому что, когда шок был дан в палате B, они вновь переживали память о том, чтобы быть в палате A.Кроме того, та ложная память, казалось, конкурировала с подлинной памятью о палате B, исследователи нашли.
Эти мыши также замерзли, когда помещено в палату B, но не так как мыши, которые получили шок в палате B, не имея палаты активированная память.Исследователи тогда показали, что немедленно после отзыва ложной памяти, уровни нервной деятельности были также подняты в миндалине, центре страха в мозгу, который получает информацию о памяти от гиппокампа, как они – когда мыши вспоминают подлинную память.Команда MIT теперь планирует дальнейшие исследования того, как воспоминания могут быть искажены в мозгу.
«Теперь, когда мы можем повторно активировать и изменить содержание воспоминаний в мозгу, мы можем начать задавать вопросы, которые были однажды сфера философии», говорит Рамирес. «Есть ли многократные условия, которые приводят к формированию ложных воспоминаний? Могут ложные воспоминания и для радостных и для вызывающих отвращение событий быть искусственно созданными? Что относительно ложных воспоминаний для больше, чем просто контекстов – ложные воспоминания для объектов, еды или других мышей?
Это однажды на вид научно-фантастические вопросы, которыми можно теперь экспериментально заняться в лаборатории».