Нейробиологи Университетского колледжа Лондона раскрыли механизм рабочей или оперативной памяти, которая помогает манипулировать ограниченным объемом информации для рассуждений и принятия решений. Оказалось, что ключевую роль играет мгновенная взаимная коммуникация между различными областями мозга, называемая реципрокными взаимодействиями. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.
Исследователи изучили взаимодействия между двумя областями мозга, поддерживающими оперативную визуальную память у мышей — теменной и премоторной корой. Грызунам давали визуальный стимул — изображение из черных и белых полос под углом 45 градусов — с последующей задержкой. Затем животные должны были сопоставить следующий стимул, который являлся зеркальным отображением предыдущего, с первым, получив за это вознаграждение. Для успешного выполнения задачи мыши должны были удерживать в оперативной памяти информацию о первом стимуле. В контрольном испытании мыши выполняли простую задачу на различение изображения, которое не было связано с предыдущим.
В ходе эксперимента исследователи воспользовались оптогенетическим методом инактивации определенных областей коры во время задержки или во время получения стимула. Исследователи стимулировали с помощью света тормозные нейроны, кратковременно (в течение 600 миллисекунд) блокируя активность нейросетей в теменной (зрительной), соматосенсорной и премоторной области. Оказалось, что инактивация всех областей, кроме соматосенсорной, во время задержки мешала мышам правильно выполнять задачи с использованием оперативной памяти.
Сопоставляя результаты инактивации при выполнении мышами различных задач, ученые смогли отличить ту часть нейронной активности, которая зависела именно от рабочей памяти, от активности, которая связана с решением любых визуальных задач. Они обнаружили, что большая часть нейронной активности не была связана именно с оперативной памятью, которая вместо этого была встроена в «многомерные» режимы нейронной активности. То есть информация в рабочей памяти была закодирована в совокупных колебаниях возбуждений отдельных нейронов.
В ходе дальнейших экспериментов исследователи отключали одну из двух областей — зрительную или премоторную — и одновременно отслеживали активность аксонов (длинных отростков нейронов) другой области, которые соединяют их друг с другом. Хотя подавление одной области не влияло на среднюю активность другой области, межобластная связь нарушалась, а информация в рабочей памяти терялась.
В следующем исследовании ученые планируют заняться поиском паттернов активности, которые являются общими для премоторной и зрительной областей. Они также планируют изучить связь активности нейронов с конкретными типами информации в оперативной памяти.