Американські вчені встановили, що при згадуванні матеріалу нейрони в корі мозку людини збуджуються в тій же послідовності, що і при запам'ятовуванні інформації, а успішність відповіді залежить від того, наскільки ці патерни збігаються. Точність вилучення пам'яті також пов'язана з тим, чи синхронізуються сплески активності нейронів з збудженням медіальної скроневої кори. Стаття опублікована в журналі.
Згадування певних подій пов'язане з повторенням послідовного збудження ділянок мозку, які були активні під час вихідного епізоду. Наприкінці минулого століття вчені виявили, що у щурів, коли вони відпочивають у домашній клітці або навіть сплять, програються ті ж послідовності розряду нейронів медіальної скроневої частки мозку, що і під час дослідження лабіринту, яке проводили заздалегідь. Вчені припускають, що повторення набоїв активації лежить в основі вилучення та консолідації пам'яті і, можливо, планування дій.
Послідовне програвання нейронного збудження в медіальній скроневій частці у щурів пов'язане з виникненням частих веретеноподібних коливань (осциляцій) на електроенцефалограмі. Схожі ритми виникають і при витяганні епізодичної пам'яті у людей. Однак досі не існувало даних, які б переконливо доводили, що і на рівні окремих нейронів у людини при спогаді програються певні послідовності. Вся справа в тому, що інвазивні дослідження на людях дозволені тільки під час необхідних медичних втручань, а неінвазивні методи не дозволяють реєструвати активність окремих нервових клітин.
Група вчених під керівництвом Алекса Ваза (Alex Vaz) з Національного інституту неврологічних розладів та інсульту США провела дослідження на пацієнтах з епілепсією. Таким людям імплантують електроди, щоб знайти джерело судомної активності в мозку. Інформацію збирали від електродів, які перебували в передній темній частці і реєстрували збудження окремих нейронів і локальні потенціали.
Крім того, дослідники записували електрокортикограму - метод, схожий з електроенцефалографією, з відзнакою в тому, що електроди накладають не на шкіру, а безпосередньо на кору мозку. Таким чином, вчені могли порівнювати нейронну активність як на рівні окремої клітини, так і в більшому масштабі, а також простежити за синхронізацією двох зон: медіальної скроневої кори і середньої скроневої звивини.
Учасників дослідження просили запам'ятовувати пари не пов'язаних між собою слів (наприклад, «ворона» і «джип»). Потім їм показували одне зі слів («ворона») і просили згадати і назвати друге («джип»). Електричну діяльність мозку записували як вчасно запам'ятовування слів, так і при їх відтворенні. Щоб виділити послідовності розряду нейронів всередині одного сплеску активності, вчені розділили їх відповідно до того, коли частота їх розряду досягала максимуму. Потім порівнювали два сплески між собою і дивилися, чи зберігають клітини такий же часовий патерн активності.
Веретеноподібні осциляції, які реєстрували в середній скроневій звивині, завжди збігалися з подіями на двох рівнях меншого масштабу: схожими коливаннями локального потенціалу і сплеском активності окремих нейронів. Такі явища регулярно повторювалися в процесі запам'ятовування кожної пари слів. Всередині кожного сплеску формувалася певна послідовність розряду індивідуальних клітин, і в одній спробі (спробою позначили вивчення і повторення однієї пари слів) патерн практично не змінювався. У різних же пробах одні й ті ж нейрони збуджувалися в різному порядку.
Вчені порівняли вдалі (коли при тестуванні учасники правильно називали друге слово) і невдалі спроби. У пробах, в яких добровольці відповідали правильно, послідовності розряду нейронів між сплесками при навчанні були більш схожими, ніж коли слово називали неправильно. Автори роботи припускають, що повторення однакових набоїв активації клітин пов'язане з успішним запам'ятовуванням.
Потім дослідники проаналізували сплески, які виникали при витяганні пам'яті (тобто при тестуванні). Послідовність розряду нейронів в них поступово змінювалася і ставала все більше схожою на патерн, який реєстрували в процесі запам'ятовування. Коли «мелодія», яку програвали клітини, максимально синхронізувалася з попередньої, учасники називали відповідь. У невдалих же спробах послідовність не збільшувала свою схожість з «правильною» в часі.
Кожному сплеску активності окремих нейронів відповідала осциляція в середній скроневій звивині, але не кожен раз таке коливання виникало в медіальній скроневій корі. При синхронізації збудження в цих двох ділянках мозку «правильність» послідовності на рівні окремих нейронів була набагато вищою, ніж коли медіальна скронева кора не активувалася. Це підтверджує припущення про роль цієї зони у вилученні пам'яті.
Те, що скроневі частки кори великих півкуль беруть участь у запам'яті, підтверджує, наприклад, наступне дослідження:вчені інвазивно стимулювали скроневі зони людей для поліпшення запам'ятовування текстової інформації, і їм вдалося збільшити число правильних відповідей на 15 відсотків.