В исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience, нейробиологи из Института биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера связывают образование синапсов в гиппокампе с отдельными этапами обучения. Они показывают, как разные области гиппокампа выполняют определенные и последовательные функции при выполнении сложной задачи.
Настройка естественная. Мышь оказывается в воде и ищет сухое место. Но как она решает эту задачу? И что будет, если она снова окажется в той же ситуации? Вот что наблюдали ученые: вначале мышь плавает вокруг небольшого бассейна, беспорядочно ища платформу. Через два дня подход к поиску меняется: мышь узнала, где находится платформа, и сразу же начнет поиск в области платформы. Наконец, еще через пять дней мышь точно знает, где находится платформа, и плывет прямо к ней. Что удивительно, так это то, что все мыши ведут себя одинаково, и все мыши учатся находить платформу примерно за одно и то же время с помощью одних и тех же этапов стратегии поиска методом проб и ошибок.
Пико Карони, старший руководитель группы в Институте биомедицинских исследований им. Фридриха Мишера, и его команда не только впервые описали, как мыши шаг за шагом учатся справляться с такой сложной задачей, но и смогли показать, как один регион мозг, гиппокамп, участвует в этих процессах обучения. Гиппокамп – это область мозга, которая является ретрансляционной станцией для большого количества сенсорной информации. В этой функции гиппокамп чрезвычайно важен для обучения и консолидации памяти. Гиппокамп можно разделить на три области, которые называются вентральным (vH), промежуточным (iH) и дорсальным гиппокампом (dH). Несмотря на то, что состав нейронных сетей в каждой области сопоставим, они различаются экспрессией генов, связностью, настройкой и функцией.
Карони и его команда теперь могут показать, что это различие имеет функциональное значение для обучения. Известно, что в процессе обучения новые синапсы в гиппокампе образуются так называемыми мшистыми волокнами. В своем исследовании, опубликованном в Nature Neuroscience, ученые показывают, что каждая стратегия поиска, каждый уровень обучения связаны с разными областями гиппокампа. Во-первых, в vH образуются синапсы из мшистых волокон. При первом изменении стратегии поиска образование мшистых волокон переходит в iH. Теперь у мышей есть четкое представление об относительном положении платформы, e.грамм. расстояние от стенки бассейна. Наконец, формирование синапсов переходит к dH. К настоящему времени у мыши есть четкая карта бассейна, платформы и ее положения в этом окружении. Отныне мышь всегда будет знать, где находится платформа, и направится прямо к ней.
"Мы считаем, что многие сложные учебные задачи решаются с помощью подзадач и что три области гиппокампа задействованы одинаковым образом," комментарии Карони. "Наши эксперименты также показывают, что этот подход является врожденным, что указывает на то, что аналогичные процессы могут происходить, когда мы учимся ездить на велосипеде или становимся опытными в игре в теннис."