Считается, что эпизодические воспоминания — воспоминания о событиях — частично устанавливаются посредством нейронной цепи между двумя соседними областями мозга — гиппокампом и энторинальной корой. Однако до сих пор никто не указал, где контексты впервые представлены в мозгу. «Хотя многие думали, что гиппокамп генерирует контекстно-зависимую информацию, — объясняет ведущий автор Такаши Китамура, — мы обнаружили, что эта информация уже формируется в энторинальной коре, прежде чем она достигает гиппокампа."
Исследовательская группа, возглавляемая Сусуму Тонегава, директором Института исследований мозга RIKEN в Японии и Центра генетики нейронных цепей RIKEN-MIT в Массачусетском технологическом институте, впервые использовала визуализацию кальция в реальном времени для визуализации активности мозга активных мышей. Высокий уровень кальция указывает на то, что нейроны работают, и, поместив маркеры в два типа энторинальных клеток — клетки океана и клетки острова, — команда могла наблюдать их реакцию в различных контекстах.
Последовательно поместив мышей в две комнаты, которые выглядели по-разному, они обнаружили, что, хотя клетки острова всегда проявляли одинаковую активность независимо от комнаты, многие нейроны океана были более активны либо в комнате 1, либо в комнате 2. Это указывает на то, что клетки океана дифференцируют контексты окружающей среды.
Затем команда исследовала, как энторинальные клетки влияют на контекстно-зависимую нейронную активность в гиппокампе. Установив, что активность нейронов гиппокампа также различается между двумя комнатами, они обнаружили, что эта способность исчезла, если клетки океана оптогенетически подавлялись зеленым светом, когда мыши находились в комнатах.
Напротив, ингибирование клеток Island не имело эффекта. Это показывает, что клетки океана отвечают за определение контекста, а затем отправляют эту информацию в гиппокамп.
Контекстное обучение основывается на нашей способности создавать ассоциации с окружающим миром, а затем узнавать его. Например, из-за плохого опыта у стоматолога простое сидение в кабинете стоматолога в дальнейшем может стать очень тревожным переживанием. Этот тип контекстного обучения называется условием страха и полезен при изучении обучения и памяти у животных.
Когда команда подавляла клетки океана у мышей во время кондиционирования страха, они обнаружили, что характерная реакция замораживания была значительно снижена, когда мышей позже помещали в ту же комнату, а это означает, что мыши никогда не связывали контекст комнаты с пугающим опытом.
«Теперь мы обнаружили роль океанических клеток в эпизодической памяти, которая дополняет роль островных клеток», — говорит Китамура. "Ячейки океана вносят вклад в контекстные компоненты опыта, а ячейки острова вносят временную информацию.
Следующий шаг — понять, как эти два компонента интегрируются в мозгу, чтобы сформировать воспоминания."
Контекстуальные ассоциации составляют значительную часть эпизодической памяти, а энторинальная кора головного мозга — одна из первых областей, пораженных болезнью Альцгеймера. «Мы уже видим потерю нейронов в энторинальной коре на ранних стадиях болезни Альцгеймера», — говорит Китамура. "Понимание того, как клетки океана и острова вносят вклад в формирование определенных типов памяти, может помочь в разработке маркеров для улучшения ранней диагностики БА."