Neuronii de histamină din creier influențează accesibilitatea memoriei în timp real
O memorie poate părea vie și accesibilă într-un moment, iar în următorul să fie greu de atins, chiar și atunci când memoria în sine rămâne intactă.
O echipă de cercetători condusă de Hiroshi Nomura, la Institutul de Științe ale Creierului, Universitatea de Științe Medicale din Nagoya, a identificat un mecanism neural care ar putea explica această variabilitate.
Studiul arată că fluctuațiile lente și spontane în activitatea neuronilor de histamină din creier ajută la controlul accesibilității memoriei de la un moment la altul. Atunci când activitatea neuronilor de histamină a fost ridicată înainte de un indiciu pentru memorie, șoarecii aveau șanse mai mari să exprime o memorie învățată. În schimb, când activitatea neuronilor de histamină era scăzută, același indiciu era mai puțin eficient.
„Descoperirile noastre sugerează că eșecul de a reaminti nu este întotdeauna datorat pierderii memoriei în sine. În schimb, creierul poate fi uneori într-o stare în care o memorie stocată este greu de accesat”, a declarat Nomura.
Neuronii de histamină se află în nucleul tuberomamilar al hipotalamusului și sunt cunoscuți în principal pentru reglementarea stării de trezire. Aceștia se proiectează pe scară largă către regiunile cerebrale legate de memorie, inclusiv cortexul, hipocampul și amigdala. Cu toate acestea, nu era clar dacă activitatea lor în timpul stării de veghe influențează accesul la amintirile stocate.
Echipa a înregistrat activitatea neuronilor de histamină în șoareci trezi și a observat că aceasta varia lent de-a lungul a zeci de secunde. Aceste fluctuații lente au fost însoțite de modificări în activitatea corticală, dimensiunea pupilei și mișcările faciale, indicând că activitatea histaminică reflecta o stare mai largă a creierului și a corpului.
Cercetătorii au antrenat șoarecii să asocieze un sunet cu o recompensă de apă cu zahăr. După învățare, șoarecii au lins în răspuns la sunet, indicând că indiciul sonor a provocat un răspuns asociat cu recompensa învățată. Activitatea neuronilor de histamină era mai ridicată înainte de încercările în care șoarecii au arătat o linsă ghidată de memorie decât înainte de încercările în care nu au arătat nicio linsă, sugerând că activitatea histaminică ajută la pregătirea creierului înainte ca indiciul să apară.
Pentru a depăși această corelație, cercetătorii au folosit un sistem în timp real care monitoriza activitatea neuronilor de histamină și livra un indiciu de memorie în timpul stărilor de activitate ridicată sau scăzută. Răspunsurile de lins ghidate de memorie au fost cu aproximativ 40% mai mari atunci când indiciul a fost prezentat în timpul unei stări de histamină ridicată comparativ cu o stare de histamină scăzută.
Cercetătorii au testat și cauzalitatea prin manipularea acestor neuroni folosind optogenetica. Suprimarea neuronilor de histamină imediat înainte de indiciul sonor a redus linsul ghidat de memorie, în timp ce activarea lor l-a crescut. Aceste manipulări nu au alterat comportamentul general de lins, răspunsurile la recompensă, răspunsurile auditive sau dimensiunea pupilei, sugerând că efectele nu erau ușor explicate prin schimbări generale în excitabilitate, răspunsuri senzoriale sau mișcare.
Studiul a identificat, de asemenea, un mecanism de bază în amigdala basolaterală, o regiune a creierului importantă pentru asocierile de recompensă învățate. Imaginile cu calciu au arătat că, atunci când șoarecii au exprimat puternic memoria învățată, populațiile de neuroni din amigdala reproduc mai fiabil modelul de activitate asociat cu indiciul învățat. Când neuronii de histamină au fost suprimați înainte de indiciu, acest model de amigdala legat de memorie a devenit mai slab și mai puțin fiabil.
Împreună, aceste descoperiri susțin un model de „stare de pregătire”: fluctuațiile spontane în activitatea neuronilor de histamină pregătesc circuitele de memorie în avans, făcând mai probabil ca un indiciu să declanșeze modelul neural asociat memoriei corespunzătoare.
„Această lucrare oferă o nouă perspectivă asupra recuperării memoriei”, a afirmat Nomura. „În loc să vedem reamintirea doar ca pe o citire a unei urme stocate, arătăm că starea internă a creierului poate determina dacă acea urmă devine accesibilă într-un anumit moment.”
Deoarece studiul a folosit o sarcină de memorie bazată pe recompense la șoareci, sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina dacă stările cerebrale dependente de histamină influențează alte forme de memorie, cum ar fi cea a fricii, memoria spațială și socială, și dacă fluctuații similare contribuie la variabilitatea memoriei din viața cotidiană la oameni. Descoperirile ar putea oferi, de asemenea, un cadru pentru studierea condițiilor în care cogniția fluctuează în timp, cum ar fi îmbătrânirea și demența.
