Вчені нарешті дізналися, як вчиться мозок

Для ефективної передачі сигналів потрібні т.зв. тета-частотних імпульси кори головного мозку. Ці імпульси генерують електричні хвилі частотою від 3 до 8 герц, що поширюються через гіпокамп. Імпульси іншої частоти взагалі не викликають передачі сигналу, або ці сигнали дуже слабкі. Крім того, передача сигналів в інші ділянки мозку можлива через довгострокове потенціювання (LTP) - тривале підвищення в передачі сигналу між нейронами - але тільки якщо хвилі діють протягом певного часу. У вчених навіть є пояснення того, чому ми стаємо більш продуктивними після чашечки кави або, навпаки, в стресовій ситуації. Як кофеїн, так і гормони стресу сприяють росту активності хвильового потоку.

Йенс Степан, молодший науковий співробітник Інституту психіатрії імені Макса Планка в Мюнхені, з'ясував, що якщо в перший раз стимулювати електричним розрядом вхід на ділянці гіпокампу, то тільки тета-частоти стимулюючого імпульсу виробляють ефективну передачу імпульсу по всій області гіпокампу CA3/CA1.

Це відкриття дуже важливе, бо, як відомо з попередніх досліджень, тета-ритмічна активність нейронів в енторінальной корі завжди наростає, коли цілеспрямовано вводиться нова інформація. Цим відкриттям дослідники показали, що гіпокамп дуже вибірково реагує на енторінальной сигнали. Очевидно, можна виділити потенційно важливі спогади і таким чином інтерпретувати інформацію в фізіологічному сенсі.

Коли ми вивчаємо щось нове або намагаємося пригадати забуте, нам доводиться сконцентруватися на повторенні необхідної інформації. Тепер, вимірюючи електричні імпульси між нейронами в гіпокампі мишей, вчені показали, чому це саме так. У режимі реального часу вони спостерігали поширення нейронних сигналів під флуоресцентним мікроскопом.

Одна з можливих реакцій - це формування довгострокового потенціірованія передачі сигналу на CA3-CA1 синапси, що відповідають за пам'ять і навчання. Справжнє дослідження показало, що довгострокове потенціювання CA1 відбувається тільки тоді, коли діяльність хвиль в гіпокампі зберігається протягом деякого часу. Простіше кажучи, якщо, наприклад, ми хочемо запам'ятати зображення, ми повинні уважно дивитися на нього якийсь час. За цей час ми виробляємо активність вищезазначених хвиль, досить довгу для того, щоб зображення відклалося в пам'яті.

Таким чином, вперше вдалося довести, що довгострокова потенціювання залежить від частоти і наполегливості вхідних сигналів в гіпокампі. Це дає зовсім нове розуміння того, як відбувається навчання в живому організмі. Усунений ще один важливий пробіл у знаннях про процеси запам'ятовування і навчання.