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.