Память может пережить исчезновение большинства синапсов

16.08.2026

Человеческий мозг постоянно меняется: одни связи между нейронами ослабевают и исчезают, другие возникают вновь, а структура нервной ткани непрерывно перестраивается. При этом воспоминания могут сохраняться десятилетиями. Как мозгу удается удерживать информацию, если сами структуры, которые традиционно считались ее носителями, столь нестабильны? Новое исследование на мышах предлагает неожиданный ответ: долговременная память может быть связана не с сохранением отдельных "сильных" синапсов, а с устойчивой организацией целой нейронной сети.

Работу провели ученые Okinawa Institute of Science and Technology, Университета Цукубы, ExCELLS и Национального института физиологических наук Японии. Первым автором исследования стала Ю-Джу Линь, а руководителем проекта - Казумаса Танака. Исследователи решили проверить распространенное представление о том, что воспоминание закрепляется благодаря долговременному усилению синаптических связей, известному как долговременная потенциация, или LTP. Согласно классической модели, совместно активирующиеся нейроны укрепляют соединения, их дендритные шипики увеличиваются, а наиболее прочные синапсы становятся своеобразными носителями памяти.

Однако эта картина плохо согласуется с тем, что происходит с мозгом во время зимней спячки. При резком снижении метаболизма нервная система перестраивается, мозг уменьшается в объеме, а значительная часть синаптических контактов исчезает. После пробуждения многие сформированные ранее воспоминания при этом остаются доступными. Чтобы исследовать этот парадокс, ученые сначала обучили мышей двум различным задачам: животные должны были запомнить место, связанное с легким электрошоком, а также научиться находить пищу в лабиринте. Затем у них искусственно вызвали состояние, напоминающее гибернацию, - QIH, активировав определенную группу нейронов.

Изменения в нервной ткани возникли практически сразу. Уже примерно через полчаса начали разрушаться отдельные синаптические контакты, а спустя сутки в гиппокампе исчезло более половины соединений между нейронами. Активность клеток этого отдела мозга, играющего важнейшую роль в формировании эпизодической памяти, при этом снизилась примерно на 70%. Казалось бы, столь масштабная перестройка должна была стереть недавно приобретенную информацию. Но после выхода мышей из искусственно вызванного состояния гибернации произошло обратное: в опасной среде животные снова демонстрировали реакцию замирания, а в лабиринте без труда находили место, где раньше получали пищу. По словам Казумасы Танаки, память сохранялась полностью в обоих поведенческих тестах.

Электрофизиологические наблюдения подтвердили этот результат. Так называемые "клетки места" гиппокампа после пробуждения снова активировались в тех же участках пространства, что и до эксперимента. Когда исследователи использовали декодер для анализа активности всей популяции нейронов, он с прежней точностью определял положение животного. Это означало, что после масштабного исчезновения синапсов мозг каким-то образом восстанавливал функциональную схему, связанную с уже сформированным воспоминанием.

Особенно интересным оказался механизм сохранения этой информации. Исследователи не обнаружили набора исключительно крупных и устойчивых синапсов, которые можно было бы назвать непосредственным "хранилищем" памяти. Вместо этого сохранилась определенная архитектура энграм - физических следов воспоминаний в нервной системе. Отдельные соединения между нейронами энграм могли исчезать, однако расположенные рядом группы таких контактов сохранялись. Некоторые уцелевшие дендритные шипики были связаны с мультисинаптическими бутонами, своеобразными "хабами", способными одновременно контактировать с несколькими клетками. При этом размер шипика практически не предсказывал, переживет ли он перестройку: некоторые сохранившиеся структуры оказались даже меньше соседних.

Еще более показательной стала судьба исчезнувших соединений. Около 82% дендритных шипиков, которые исчезли во время эксперимента, впоследствии вновь возникали примерно в том же месте на том же дендрите. Такая частота восстановления значительно превышала вероятность случайного совпадения. Получается, что мозг, вероятно, сохраняет не каждый отдельный элемент нейронной сети, а своего рода структурный каркас, позволяющий затем восстановить необходимые связи по прежней схеме. Контрольный эксперимент усилил эту интерпретацию: у мышей, подвергшихся длительной анестезии и воздействию вещества, блокирующего укрепление синапсов, количество соединений также уменьшалось, но ранее приобретенная память уже не сохранялась.

Полученные результаты не означают, что LTP не участвует в формировании новых воспоминаний. Скорее, они заставляют пересмотреть представление о том, каким образом информация сохраняется на протяжении длительного времени. Возможно, долговременная память определяется не неизменностью отдельных синапсов, а топологией нейронной сети - тем, какие клетки соединены друг с другом и каким образом эти соединения организованы в пространстве. Отдельные элементы такой системы могут исчезать и возникать вновь, тогда как общая схема остается узнаваемой.

<< Назад: Велосипед Ogle v3 Final Boss 17.08.2026

>> Вперед: Игровой монитор PlayStation Gaming Monitor 16.08.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Уязвимость империй 18.12.2023 Ученые из университетов Вагенингена (Нидерланды), Кембриджского, Эксетера (Великобритания) и штата Вашингтон (США) провели исследование, посвященное вопросу о существовании закономерностей в динамике разрушения империй или обществ. Выводы исследования, опубликованные в журнале PNAS, указывают на важность внутренних факторов в контексте уязвимости государств к коллапсу. Внутренние политические процессы играют ключевую роль в уязвимости государств к коллапсу. Понимание этих закономерностей может способствовать разработке более эффективных стратегий управления и предотвращения потенциальных кризисов в современных обществах. Профессор Тим Колер из Университета штата Вашингтон, один из авторов исследования, подчеркнул, что, несмотря на влияние внешних факторов, таких как природные катастрофы, их роль обычно является триггером, активирующим внутреннюю динамику государства. Ученые проанализировали историю 324 древних государств, охватывающую пять тысячелетий. Этот подход, обычно применяемый для изучения риска смерти стареющих людей, впервые применили для изучения вероятности гибели обществ. Результаты показали, что риск гибели государств резко возрастает в первые два столетия после их образования, после чего стабилизируется. Это позволяет некоторым обществам существовать значительно дольше, чем другим. Эта закономерность выявлена как в истории европейских обществ эпохи модерна, так и в ранних цивилизациях Северной и Южной Америки, а также в китайских династиях. Например, древние династии Китая имели предел продолжительности жизни около 300 лет на протяжении двух тысячелетий. Исследователи считают, что несмотря на существенные различия между современными и древними обществами, первые могут быть подвержены тем же механизмам, которые влияли на государства тысячелетиями. Социальная несправедливость, дефицит и экстремальные климатические вызовы, дестабилизировавшие древние общества, всё еще способны вызывать недовольство и насилие в наше время.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026