Cercetarea descoperă un mecanism care protejează amintirile anterioare
Cercetătorii de la NYU Langone Health sugerează că creierul poate reutiliza unele celule pentru a stoca multiple amintiri diferite, fără a le amesteca sau a le șterge pe cele mai vechi.
Studiul, care a fost publicat online pe 13 mai în revista Nature, a arătat că aproximativ una din patru celule de memorie dintr-o zonă a creierului, numită hipocamp, funcționează ca un „hub” comun care leagă semnalele de intrare și ieșire.
Pe parcursul timpului, oamenii de știință s-au întrebat cum poate creierul să fie suficient de flexibil pentru a învăța informații noi, menținând în același timp stabilitatea necesară pentru a nu uita cunoștințele anterioare.
Investigatorii s-au concentrat pe o rețea de zone interconectate care leagă hipocampul, situat adânc în interiorul creierului și responsabil pentru organizarea experiențelor noi în amintiri, și neocortexul, stratul exterior al creierului care stochează informații pe termen lung. Acestea includ cornus ammonis 3 (CA3), o regiune hipocampală care transmite informații în continuă schimbare; cornus ammonis 1 (CA1), o regiune hipocampală care acționează ca un hub central; și cortexul retrosplenial, care joacă un rol esențial în navigație și reconstrucția scenelor.
Echipa a descoperit că un număr minoritar de celule CA1 hipocampale (neuroni) transportă majoritatea mesajelor de intrare transmise de CA3. Apoi, atunci când CA1 trimite semnale către cortexul retrosplenial, aceleași celule se activează într-un model diferit, creând un canal de ieșire separat.
În acest fel, mesajele care vin și ies rămân separate, chiar dacă folosesc multe dintre aceleași neuroni, asemănător modului în care un central telefonic electronic poate gestiona multe apeluri fără a le încrucișa. Acest mecanism poate ajuta cortexul retrosplenial să mențină stabilitatea hărții sale, în timp ce celelalte două regiuni continuă să învețe din experiență.
„Descoperirile noastre ajută la explicarea modului în care memoria poate fi atât maleabilă, cât și durabilă. Prin modificarea modului în care aceleași celule se activează împreună, în loc să activeze celule noi, creierul poate menține informația organizată și proteja amintirile mai vechi”, a declarat Joaquín Gonzalez.
Rezultatele suplimentare au arătat că neuronii cheie CA1, care se ocupă de comunicarea pe timpul zilei, rămân activi noaptea, în timpul somnului, în evenimente cerebrale cunoscute sub numele de unde sharp-wave.
Pentru studiu, echipa de cercetare a antrenat șase șoareci să alerge înainte și înapoi pe o pistă dreaptă, cu recompense cu apă la fiecare capăt. În timp ce animalele explorau, oamenii de știință au folosit electrozi de înaltă densitate pentru a înregistra activitatea de la sute de neuroni simultan. De asemenea, au urmărit pozițiile rozătoarelor pentru a putea corela fiecare activitate cerebrală cu comportamentul șoarecelui în acel moment.
Conform autorilor, aceste descoperiri ar putea ajuta la abordarea unei provocări majore cu care se confruntă instrumentele de inteligență artificială (AI), care tind să „uită” ce au învățat atunci când sunt instruite pentru sarcini noi.
„Prin arătarea modului în care creierul mamiferelor poate proteja amintirile în timpul învățării, cercetarea noastră ar putea oferi un plan biologic pentru proiectarea tehnologiilor AI de generație următoare care se pot actualiza continuu fără a suprascrie ceea ce au dobândit deja”, a spus György Buzsáki.
Dr. Buzsáki a adăugat că următorul plan al cercetătorilor este să examineze dacă canale asemănătoare cu cele de tip central telefonic apar și în alte circuite de memorie.
Întrucât studiul a fost realizat pe șoareci într-un mediu controlat, cercetătorii nu pot trasa concluzii ferme despre ce se întâmplă în medii mai naturale sau în creierul uman, a subliniat Dr. Buzsáki.
