Механизм одного нейрона может преодолеть разрыв между рабочей памятью и долговременной памятью
Рабочая память человека (РП) — это когнитивная система, отвечающая за временное хранение и обработку информации, жизненно важной для выполнения задачи. Напротив, долговременная память человека (ДП) — это система, которая удерживает информацию в течение длительных периодов времени, организуя полученные знания в отдельные категории, такие как факты, события, навыки и привычки.
На протяжении десятилетий большинство психологов и нейробиологов рассматривали эти два компонента памяти как отдельные системы, одна из которых решает краткосрочные, а другая — долгосрочные задачи, поддерживаемые различными нейронными процессами. Поэтому большинство исследований, проведенных до сих пор, были сосредоточены только на одной из этих систем, вместо того чтобы изучать потенциальные связи между рабочей памятью и процессами долговременной памяти.
Исследователи из Медицинского центра Cedars-Sinai и других институтов недавно приступили к одновременному исследованию нейронных основ как WM, так и LTM, чтобы определить, используют ли эти системы некоторые общие механизмы для хранения информации. Их выводы, опубликованные в Neuron , предполагают, что две системы взаимодействуют в гиппокампе, причем постоянная активность WM предсказывает формирование LTM.
«Рабочая память (РП) и долговременная память (ДП) часто рассматриваются как отдельные когнитивные системы», — пишут Дауме, Камински и их коллеги в своей статье. «Мало что известно о том, как эти системы взаимодействуют при формировании воспоминаний. Мы регистрировали отдельные нейроны в медиальной височной доле человека , в то время как пациенты сохраняли новые элементы в РРП и проходили последующий тест на узнавание тех же элементов».
Исследователи провели эксперименты с участием 41 пациента с диагнозом эпилепсия, которым в мозг были имплантированы электроды с помощью инвазивной процедуры для мониторинга мозговой активности . Эти электроды позволили исследователям регистрировать активность отдельных нейронов в их медиальной височной доле, которая включает различные области мозга, связанные с кодированием памяти и обработкой информации, в частности гиппокамп и миндалевидное тело.
Экспериментальный дизайн и поведенческий анализ. Кредит: Neuron (2024). DOI: 10.1016/j.neuron.2024.09.013
Пациентов попросили сначала выполнить задание, направленное на вовлечение WM, а затем задание, которое задействует LTM. Затем исследователи сравнили записи отдельных нейронов, которые они собрали, пока участники выполняли эти два задания, чтобы определить, разделяют ли две системы какие-либо механизмы отдельных нейронов.
«В гиппокампе, но не в миндалевидном теле, уровень содержательно-селективной постоянной активности в процессе поддержания памяти был предиктором того, будет ли элемент впоследствии распознан с высокой уверенностью или забыт», — пишут Дауме, Камински и их коллеги.
«Напротив, визуально вызванная активность в тех же клетках не была предиктором формирования ДПМ. Во время извлечения ДПМ селективные по памяти нейроны сильнее реагировали на знакомые стимулы, для которых постоянная активность была высокой, пока они поддерживались в БВ».
Интересно, что исследователи обнаружили, что постоянная активность нейронов категориальной селективности в гиппокампе, пока участники хранили информацию в своей WM, предсказывала формирование LTM. Кроме того, селективные нейроны, связанные с LTM, активировались сильнее, когда участникам предъявляли предметы, которые были связаны с сильной активностью WM.
«Наше исследование показывает, что постоянная активность одних и тех же клеток гиппокампа поддерживает как поддержание WM, так и кодирование LTM, тем самым выявляя общий однонейронный компонент этих двух систем памяти», — пишут Дауме, Камински и их коллеги.
Результаты, собранные этой группой исследователей, предлагают новое понимание нейронных основ процессов WM и LTM, предполагая, что они связаны общим механизмом одного нейрона. В будущем они могли бы дать информацию для дополнительных исследований, сосредоточенных на этом механизме и изучающих связь между двумя системами памяти.