Дослідження щурів виявляє, що психічне відтворення минулого досвіду є критичним для навчання

Психічне відтворення минулого досвіду в неспанні має важливе значення для прийняття зважених рішень, пропонує нове дослідження з використанням щурів.

Профінансований Національним інститутом охорони здоров’я, дослідники блокували вивчення минулого досвіду та діяли над ним шляхом вибіркового придушення відтворення, кодованого як сплески секунди нейрональної активності у центрах пам’яті щурів, які виконували завдання з лабіринтом.

"Здається, саме ці хвилеподібні сплески електричної активності в гіпокампі дозволяють нам думати про майбутні можливості на основі минулого досвіду і вирішувати, що робити", - сказала Лорен Франк, доктор філософії, з Каліфорнійського університету, Сан-Франциско, який зазначив, що "подібні закономірності активності гіпокампу були виявлені у людей під час подібних ситуацій".

У попередніх дослідженнях Френк та його колеги виявили, що ритмічна пульсаційна активність в гіпокампі збігалася з розумовим відтворенням минулого досвіду під час затишшя у діяльності щурів. Відомо, що один і той же сигнал під час сну допомагає консолідувати спогади, тому дослідники висунули гіпотезу про те, що ці неспані стани пульсації необхідні для прийняття рішень, керованих пам’яттю.

Щоб перевірити це в поточному дослідженні, вони вибірково придушували активність пульсацій, не порушуючи інших функцій, одночасно контролюючи будь-який вплив на продуктивність тварин під час лабіринтового завдання.

Дослідники виявили, що окремі нейрони в певних областях гіпокампу асоціюються з певним місцем. Ці клітини ставлять вогонь, коли тварина знаходиться в цьому місці, або - виявляється - просто подумки відтворює досвід перебування в цьому місці.

В останньому експерименті щур повинен був пам’ятати, яке з двох зовнішніх плечей Ш-подібного лабіринту він відвідував раніше, і чергувати їх, відвідуючи протилежний рукав після першого відвідування центрального плеча, щоб заробити винагороду. Активність пульсацій виникає, коли щури неактивні під час перерв між випробуваннями, зазначають дослідники.

Розмістіть клітини, пов’язані з вогнем лабіринту, швидко і послідовно та синхронно з іншими нейронами по сусідству. Клітини стріляють у тому самому порядку, що й тоді, коли щур вперше пройшов лабіринт, припускаючи, що щур подумки відтворює попередній досвід, але набагато швидший часовий масштаб, стверджують дослідники.

Автоматична система зворотного зв'язку вимикала місце стрільби по клітинах за допомогою м'якої електричної стимуляції, коли виявляла активність пульсацій, що також перешкоджало відтворенню пам'яті лабіринту. Без переваг розумового відтворення продуктивність щурів у виконанні лабіринту погіршилася, повідомляють дослідники.

Порушення полягало в просторовій робочій пам’яті тварин - їх здатності пов’язувати безпосередній та попередній минулий досвід із винагородою. Ця здатність була потрібна для правильного вирішення, яку зовнішню руку відвідати після виходу з центральної руки під час вихідних випробувань, пояснив Френк.

Дослідники припускають, що повторне пробудження в гіпокампі надає інформацію про минулі локації та майбутні варіанти виконавчому центру мозку, префронтальній корі, яка вивчає правило чергування та застосовує його для керівництва поведінкою.

Незважаючи на те, що повторне відтворення у щурів триває лише частку секунди, Френк зазначив, що вони не схожі на наш власний досвід спогадів, які, як правило, стискають часто тривалі події у найважливіші моменти того, що з нами сталося.

"Ми вважаємо, що мозок використовує ці самі хвилеподібні сплески для багатьох речей", - сказав він. "Він використовує їх для пошуку спогадів, вивчення можливостей - сновидінь - і для зміцнення спогадів".

Джерело: Національний інститут охорони здоров’я