Группа ученых из Центра исследований нейробиологической визуализации (CNIR) Института фундаментальных наук (IBS) раскрыла, как гиппокамп управляет множественными процессами памяти, включая кодирование новой информации, формирование воспоминаний и их извлечение. Исследование опубликовано в Nature Communications .

Исследование проводилось под руководством Шим Вон Мока, доцента кафедры биомедицинской инженерии в Университете Сонгюнгван, и Ю Майкла Сенг Бума, доцента кафедры биомедицинской инженерии в том же университете. Применив передовые методы снижения размерности к данным фМРТ, исследователи продемонстрировали решающую роль гиппокампа в координации этих процессов.

Человеческий мозг одновременно обрабатывает и интегрирует разнообразную информацию, формируя воспоминания. Например, во время просмотра фильма мозг интегрирует несколько фрагментов информации, таких как идентификация персонажей и понимание эволюции их отношений, чтобы позже вспомнить сюжетную линию.

Предыдущие исследования в основном изучали, как гиппокамп поддерживает отдельные процессы памяти, такие как распознавание новой информации, формирование воспоминаний и их вызов, но то, как гиппокамп координирует эти процессы, оставалось неясным.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала эксперимент, в котором участники смотрели фильм, а затем вспоминали его содержание, проходя фМРТ-сканирование. Они проанализировали два типа новизны в каждой сцене фильма. Во-первых, новизна совместного появления измеряет, сколько новых комбинаций персонажей появляются вместе в сцене. Между тем, новизна валентности измеряет, как изменяются отношения между персонажами в сцене.

Кроме того, они измерили, насколько хорошо участники запомнили сцены («запоминаемость»). Интересно, что исследование показало, что участники запомнили сцены с меньшей новизной точнее, проливая свет на то, как кодирование новизны взаимодействует с формированием памяти . Кроме того, проанализировав, как гиппокамп обрабатывает новизну и запоминаемость во время просмотра фильма, команда изучила его роль в координации этих процессов.

Сравнение канонических компонентов и функциональных подпространств гиппокампа. Три компонента были получены с помощью анализа главных компонентов (PCA) нейронных данных гиппокампа, собранных во время просмотра участниками фильма и свободного воспроизведения его содержания (в центре). Первый главный компонент был связан с подпространством формирования памяти (слева), а третий главный компонент был связан с подпространствами кодирования новизны (справа). Подпространства кодирования новизны были согласованы с подпространством формирования памяти, но не с подпространством извлечения памяти. Напротив, подпространства формирования памяти и извлечения были согласованы. Кредит: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-55833-x
Команда выдвинула гипотезу, что гиппокамп координирует эти процессы, выравнивая низкоразмерные подпространства нейронной активности, которые представляют различные функции памяти. Их результаты показали:

Выровненные подпространства для двух типов новизны, предполагающие, что гиппокамп интегрирует различные формы новой информации.
Согласованность между подпространствами новизны и формирования памяти: участники демонстрировали лучшую производительность памяти, когда эти согласованности были сильнее.
Отчетливые закономерности извлечения информации, при которых подпространство извлечения информации из памяти соответствовало формированию памяти, но не новизне, что свидетельствует о координации гиппокампа, специфичной для данного процесса.

Это исследование имеет важное значение, поскольку оно объединило фМРТ и электрофизиологические методы, чтобы показать, как гиппокамп координирует процессы памяти. В отличие от предыдущих исследований, которые фокусировались на роли гиппокампа в отдельных процессах памяти, это исследование подчеркивает, как гиппокамп интегрирует множественные процессы, анализируя геометрические характеристики паттернов нейронной активности. Эти результаты не только углубляют наше понимание кодирования и извлечения памяти, но и дают представление о роли гиппокампа как координатора и его взаимодействии с неокортексом.

Квон Дасом, первый автор исследования, заявил: «Эта работа расширяет наше понимание памяти, раскрывая координирующую роль гиппокампа и поддерживающую ее нейронную динамику».

Ю Майкл Сенг Бум, соавтор исследования, сказал: «Это исследование демонстрирует роль гиппокампа в координации множественных когнитивных процессов , выходящую за рамки его роли в отдельных процессах».

Другой соавтор, Шим Вон Мок, описал исследование как «инновационное исследование того, как гиппокамп координирует формирование и извлечение памяти посредством паттернов активации мозга во время естественных впечатлений».