Ученые Стэнфордского университета раскрыли механизм формирования двигательных воспоминаний, при котором в мозге образуются моторные энграммы — распределенные нейронные сети, повторная активация которых связана с воспроизведением выученного навыка. Результаты исследования, опубликованные в журнале Neuron, могут помочь выявить первопричины расстройств, таких как болезнь Паркинсона.
Считается, что воспоминания закодированы в мозге в виде активных сетей из сотен или тысяч нейронов, иногда распределенных по отдаленным областям мозга. Предыдущие исследования показывают, что некоторые формы обучения активируют определенные нейроны, которые снова активируются при воспроизведении заученных воспоминаний. Такие паттерны называют энграммами памяти, однако до сих пор было не известно, образуются ли подобные сети при обучении двигательным навыкам.
В ходе эксперимента ученые научили мышей доставать пищевые гранулы через небольшую прорезь. При этом были идентифицированы нейроны в моторной коре головного мозга, которые активировались во время процесса обучения. Потенциальные энграммы пометили флуоресцентным маркером, чтобы определить, задействуются ли они позже при воспроизведении навыка.
Оказалось, что мыши, которые запомнили навык, демонстрировали повышенную активность в тех же самых нейронах, что были впервые идентифицированы в период обучения. Это доказывает, что именно эти нейроны отвечают за кодирование навыков, которое происходит благодаря формированию новых синаптических входов в моторной коре и выходов в дорсолатеральном полосатом теле.
Данные свидетельствуют о том, что моторные воспоминания не только рассредоточены в мозге, но и весьма избыточны. Повторяя и совершенствуя изученные навыки, человек постоянно укрепляет моторные энграммы, создавая новые связи. На стойкость моторной памяти также может влиять нейромедиаторная система вознаграждения с участием дофамина. В настоящее время считается, что болезнь Паркинсона является результатом блокировки моторных энграмм, однако в этом случае двигательные навыки можно было бы практиковать и укреплять. Если же болезнь разрушает энграммы и препятствует образованию новых, то для эффективного лечения нужно использовать другой подход.