Нейроны учат новое, не забывая старое
Столкнувшись с изменениями в окружающем мире, отдельные нейроны перенастраивают собственную активность, но при этом они не забывают и те настройки, которые используют «по умолчанию».
Считается, что мозг постоянно меняется – так же, как меняется мир вокруг нас, и если мы сталкиваемся с чем-то новым, с чем-то незнакомым, то благодаря нейронной пластичности мы быстро поймём, как вести себя в этой ситуации.
Под нейронной пластичностью понимают способность межнейронных соединений к перестройке, установление новых связей, появление новых нейронных контуров, предназначенных для решения новой задачи. С другой же стороны, какие-то вещи оказываются настолько нам привычны, что мы делаем их, не задумываясь, и всевозможные сигналы, приходящие в уже взрослый мозг, обрабатываются здесь по привычной, давно установленной схеме.
Как происходит такое усвоение нового без уничтожения старого? Ответ может показаться довольно очевидным: поскольку нейроны могут формировать множество связей, то у каждой клетке есть некий постоянный их набор, своеобразный «костяк синапсов», которые отвечают за давно усвоенную рутину, а вот когда появляется что-то новое, то к старым постоянным связям добавляются свежие, «нестандартные». В теории эта гипотеза существует давно, но лишь сейчас её удалось подтвердить экспериментально.
Исследователи из Института нейробиологии Общества имени Макса Планка ставили опыты с мышами, которым завязывали один глаз, после чего наблюдали за активностью нервных клеток зрительной коры. Известно, что когда в мозг перестают поступать сигналы от одного глаза, то нейроны, которые к нему «приписаны», начинают реагировать на визуальные импульсы, идущие от другого глаза. С новыми генетическими методами стало возможно проследить за активностью отдельных клеток, и оказалось, что совмещение старого и нового, о котором мы только что говорили, происходит в мозге буквально на клеточном уровне.
В статье в Science авторы пишут, что нейроны закрытого глаза, как и ожидалось, переключались на данные от глаза открытого. Но потом, когда закрытый глаз снова открывался, активность нервных клеток возвращалась к прежнему режиму. Отдельные нейроны как бы запоминали прежние настройки, и, когда поток зрительных сигналов возвращался в норму, то есть когда работали снова оба глаза, клетки просто «вспоминали», по какой схеме в таком случае они должны работать.
Нейробиологи подчёркивают тут несколько важных особенностей. Во-первых, перенастройки связей происходили не на уровне клеточных популяций, нейронных кластеров, как ожидалось, а на уровне отдельных клеток. Во-вторых, раз от разу, то есть при повторах эксперимента, изменения касались одних и тех же нейронов, которые составляли около 2/3 от всех клеток зрительной коры. Прочие же либо вообще не обращали никакого внимания на то, что один глаз то закрывается, то открывается, либо реагировали так, что их поведение в рамках рабочей гипотезы объяснить было крайне затруднительно.
Чем занимаются эти клетки и какова их роль в переключении между старым и новым, предстоит выяснить в дальнейших исследованиях.
17 июня 2016
Статьи по теме:
