Обучение и память регулируются механизмом устойчивого синаптического усиления. Когда мы приступаем к обучению, наш мозг связывает сенсорный опыт либо с другими стимулами, либо с определенной формой поведения. Нейроны в коре головного мозга, ответственные за передачу соответствующей информации, затем изменяют синаптические связи, которые они имеют с другими нейронами.
Это та самая схема, которая впоследствии позволяет мозгу оптимизировать способ обработки информации, когда она встречается снова, а также прогнозировать ее последствия.
Нейробиологи обычно искусственно индуцируют электрические импульсы в нейронах, чтобы исследовать синаптические механизмы.
Однако нейробиологи из UNIGE выбрали другой подход в своей попытке обнаружить, что происходит естественным образом в нейронах, когда они получают сенсорные стимулы. Они наблюдали за корой головного мозга мышей, чьи усы многократно стимулировались механически без искусственно индуцированного электрического импульса.
Грызуны используют свои усы как датчик для навигации и взаимодействия; поэтому они являются ключевым элементом восприятия у мышей.
Достаточно очень низкого сигнала
Наблюдая за этими естественными стимулами, команда профессора Хольтмаата смогла продемонстрировать, что один только сенсорный стимул может вызвать долгосрочное усиление синапсов без того, чтобы нейрон разряжал индуцированный или естественный электрический импульс. В результате — и вопреки тому, что считалось ранее — синапсы будут усилены, даже если нейроны, участвующие в стимуле, будут молчать.Кроме того, если сенсорная стимуляция длится с течением времени, синапсы становятся настолько сильными, что нейрон, в свою очередь, активируется и полностью включается в нейронную сеть. После активации нейрон может дополнительно укрепить синапсы, двигаясь вперед и назад.
Эти открытия могут решить вопрос мозга: «Что было первым??"загадка, поскольку они позволяют исследовать все синаптические пути, которые способствуют памяти, а не сосредотачиваться на том, синапсис или нейрон активирует другой.
Весь мозг мобилизован
Второе открытие ждало исследователей. В ходе того же эксперимента они также смогли установить, что стимулы, которые были наиболее эффективны в укреплении синапсов, исходили из вторичных, некортикальных областей мозга, а не из основных корковых путей (которые передают фактическую сенсорную информацию).
Соответственно, для хранения информации просто потребуется совместная активация нескольких синаптических путей в нейроне, даже если последний остается молчаливым. Эти результаты также могут иметь важные последствия как для нашего понимания механизмов обучения, так и для терапевтических возможностей, в частности, для реабилитации после инсульта или при нейродегенеративных расстройствах. Как объясняет профессор Хольтмаат: «Возможно, что сенсорная стимуляция в сочетании с другой деятельностью (например, двигательной) лучше работает для укрепления синаптических связей.Профессор заключает: «В контексте терапии вы можете комбинировать два разных стимула, чтобы повысить эффективность."