Дофаминовые нейроны в среднем мозге участвуют в хранении кратковременных воспоминаний — функция, которая ранее считалась выполняемой исключительно префронтальной корой, — показали два нейробиолога из RIKEN1. Работа опубликована в журнале eLife .

Выделение слюны на шоколадный пончик, а затем вонзание в него зубов высвобождает в вашем среднем мозге химическое вещество дофамин. Это одна из причин, почему так трудно устоять перед такой калорийной пищей — даже когда вы знаете, что салат был бы гораздо более полезным выбором.

Дофамин хорошо известен как ключевой компонент системы вознаграждения мозга, и он делает это у таких простых животных, как насекомые. Но дофамин все чаще признается играющим роль в высших когнитивных функциях (например, кратковременной памяти и принятии решений ) людей и других млекопитающих.

Эта область увлекает Сигэёси Фудзисаву из Центра науки о мозге RIKEN (CBS). «Высшие когнитивные функции человека — одна из самых загадочных областей нейронауки», — говорит он. «В частности, то, как нейронные сети поддерживают высшие когнитивные функции, — очень интригующий вопрос. Мне интересно прояснить эти механизмы».

Было показано, что нейроны, которые выделяют дофамин в области среднего мозга, известной как вентральная область покрышки, участвуют в кратковременной памяти, но считается, что их реакции слишком медленные для хранения кратковременных воспоминаний.

Фудзисава и Василиос Гликос, также из CBS, исследовали этот вопрос, изучая мышей в лабиринте.

«То, что кодируют дофаминовые нейроны среднего мозга во время рабочей памяти, было неизвестно», — говорит Фудзисава. «Вот почему нам было интересно узнать, как дофамин участвует в кодировании памяти во время задачи рабочей памяти».

Пара поместила мышей в проход, ведущий к Т-образному перекрестку с ответвлениями слева и справа. Они обучили мышей связывать визуальный сигнал слева с вознаграждением в левом рукаве, и наоборот. Поскольку визуальный сигнал был представлен на некотором расстоянии до ответвления, мышам пришлось полагаться на свою кратковременную память.

Наблюдение за светом, испускаемым активными нейронами в вентральной тегментальной области, показало, что разные паттерны дофаминовых нейронов загорались в зависимости от того, была ли награда в левой или правой руке. Это указывало на то, что дофамин в среднем мозге действительно кодирует некоторую информацию кратковременной памяти .

«Предполагается, что этот тип нейронных вычислений происходит в префронтальной коре , но мы обнаружили, что в этом процессе участвует также и средний мозг», — говорит Фудзисава.

Результаты могут иметь значение для понимания дегенеративных неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона. «При болезни Паркинсона отмирают дофаминовые нейроны среднего мозга, что вызывает проблемы с движением», — говорит Фудзисава. «Но это состояние также может влиять на высшие когнитивные функции, что может быть связано с гибелью дофаминовых нейронов среднего мозга ».