Прошлые исследования нейронауки выявили множество нейронных процессов, посредством которых человеческий мозг формирует, хранит и извлекает важную информацию, такую как знания и воспоминания, специфичные для определенной области. Одним из измерений человеческой памяти является способность связывать различные аспекты опыта с конкретными жизненными событиями.
Прошлые исследования предполагали, что этот процесс, связанный с памятью, поддерживается фазовой прецессией, которая представляет собой сдвиг во времени, в которое активизируются определенные нейроны. Однако до сих пор эта гипотеза не была подтверждена экспериментально.
Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе, Гарвардской медицинской школы, Западной больницы Торонто и Медицинского центра Cedars-Sinai недавно провели исследование, направленное на изучение связи между фазовой прецессией и памятью.
Результаты их исследований, опубликованные в журнале Nature Human Behaviour, свидетельствуют о том, что прецессия тета-фазы — сдвиг времени, в течение которого активизируются определенные нейроны относительно тета-ритма в мозге, — способствует формированию и извлечению памяти.
«Наше исследование было вдохновлено предыдущей работой, которая показала, что относительное время всплесков по отношению к активности популяции в форме полевых потенциалов динамически меняется по мере того, как животные перемещаются по окружающей среде», — рассказал изданию Medical Xpress Цзе Чжэн, первый автор статьи.
«Распространяя эту идею на человеческую память , основной целью здесь было проверить функциональную роль таких динамических сигналов синхронизации импульсов во время формирования эпизодической памяти и извлечения сложных последовательностей событий в естественной и непространственной задаче».
Чжэн и ее коллеги набрали 22 участника исследования и записали активность отдельных нейронов и локальные потенциалы поля в их медиальной височной доле , когда они кодировали и извлекали воспоминания из видеоклипов. Команда встроила видеоклипы в границы событий (т. е. контекстуальные сдвиги), поскольку это позволило им имитировать процесс, посредством которого люди формируют воспоминания в своей повседневной жизни.
Затем исследователи попросили участников вспомнить события, которые они наблюдали в видеороликах, и порядок, в котором они происходили. Затем они проанализировали активность отдельных нейронов, которую они записали, когда участники одновременно просматривали видеоролики и вспоминали просмотренные клипы.
«Исследование проводилось на пациентах с фармакологически резистентной эпилепсией, где мы могли одновременно регистрировать активность отдельных нейронов, а также потенциальные сигналы поля популяции», — сказал Чжэн. «Мы наблюдали, что точное время, в которое активизировались нейроны, было связано с текущими тета-ритмами внутри мозга, и что эта относительная синхронизация динамически развивалась (так называемая фазовая прецессия)».
Эксперименты, проведенные Чжэн и ее коллегами, дали очень интересные результаты. Команда наблюдала динамическую фазовую прецессию в мозге участников на протяжении всего эксперимента, при этом определенные нейроны меняли время, с которым они активировались на разных этапах экспериментальной задачи.
«Мы обнаружили сильную прецессию фазы тета на границах событий, когда участники смотрели клипы, а также когда участники отвечали на вопросы по памяти», — сказал Чжэн. «Сила прецессии фазы тета также предсказывала точность памяти участников, особенно их порядковую память».
В целом, результаты этого недавнего исследования подтверждают роль тета-фазовой процессии в формировании и извлечении эпизодических воспоминаний. В будущем они могут проложить путь для дальнейших исследований, изучающих связь между фазовой прецессией и конкретными процессами памяти.
«Мы хотели бы исследовать механизмы, лежащие в основе формирования памяти и извлечения динамического опыта с использованием различных сенсорных входов (например, как визуальных, так и слуховых), как кодируется порядок событий и как прецессия тета-фазы поддерживает эти процессы консолидации и извлечения», — добавил Чжэн.