Badacze z Mount Sinai po raz pierwszy odkryli neuronowy mechanizm integracji pamięci, który obejmuje zarówno czas, jak i osobiste doświadczenia. Ustalenia te, zgłoszone w Naturapokazują, w jaki sposób wspomnienia przechowywane w zespołach neuronowych w mózgu są stale aktualizowane i reorganizowane przy użyciu najistotniejszych informacji, a także stanowią ważny krok w rozszyfrowaniu, w jaki sposób nasza pamięć pozostaje na bieżąco z najnowszymi dostępnymi informacjami. Odkrycie to może mieć ważne implikacje dla lepszego zrozumienia procesów pamięci adaptacyjnej (takich jak wyciąganie wniosków przyczynowych), a także procesów nieprzystosowawczych (takich jak zespół stresu pourazowego, czyli PTSD).
„Od dawna utrzymywany pogląd jest taki, że wspomnienia powstają podczas początkowego uczenia się i pozostają stabilne w zespołach neuronowych w miarę upływu czasu, umożliwiając nam przywołanie określonego doświadczenia” – mówi dr Denise Cai, profesor nadzwyczajny neurologii w Icahn School of Medicine w Mount Sinai i główny autor badania. „Nasza praca z modelami mysimi pokazuje niedoskonałość tej teorii, ponieważ nie wyjaśnia ona, w jaki sposób mózg może zarówno przechowywać wspomnienia, jak i elastycznie aktualizować je nowymi i istotnymi informacjami. To połączenie stabilności i elastyczności zespołów neuronowych jest dla nas kluczowe do dokonywania codziennych przewidywań i decyzji oraz do interakcji z ciągle zmieniającym się światem.”
Podstawowe pytanie, w jaki sposób dynamicznie aktualizujemy wspomnienia w miarę nabywania nowych informacji, nadal stanowi wyzwanie dla neuronaukowców. Na potrzeby badań zespół z Mount Sinai śledził zachowanie i aktywność neuronalną w hipokampie dorosłych myszy podczas uczenia się nowych doświadczeń, odpoczynku po każdym doświadczeniu (w tak zwanych okresach „offline”) i przywoływania przeszłych wspomnień w kolejnych dniach. Naukowcy odkryli, że po każdym zdarzeniu mózg konsoliduje i stabilizuje pamięć, odtwarzając doświadczenie. Po negatywnym doświadczeniu mózg odtwarza nie tylko to wydarzenie, ale wspomnienia z wcześniejszych dni, pozornie szukając powiązanych wydarzeń, które można by połączyć, a tym samym zintegrować wspomnienia w czasie.
Badanie myszy, które doświadczyły wysoce niepożądanego zdarzenia (np. wstrząsu stopy w określonym środowisku), ujawniło, że negatywne doświadczenia spowodowały reaktywację nie tylko niedawnego niekorzystnego wspomnienia, ale także „neutralnego” lub niezagrażającego, pamięć uformowana kilka dni wcześniej (w bezpiecznym i innym środowisku, w którym nie doznali żadnych wstrząsów). „Dowiedzieliśmy się, że kiedy myszy odpoczywały po wysoce negatywnym doświadczeniu, jednocześnie reaktywowały zespół neuronowy tego doświadczenia i neutralną pamięć z przeszłości, integrując w ten sposób dwie różne modalności pamięci” – wyjaśnia dr Cai. „Nazywamy to zjawisko współreaktywacją zespołową i teraz wiemy, że napędza ono długoterminowe łączenie wspomnień w mózgu”.
W przeciwieństwie do opublikowanej literatury pokazującej, jak sen wydaje się sprzyjać przechowywaniu pamięci, badacze odkryli, że powiązania pamięciowe występowały częściej, gdy myszy nie spały, niż gdy spały. Odkrycie to zrodziło dla zespołu interesujące pytania dotyczące odrębnych ról, jakie czuwanie i sen odgrywają w różnych procesach pamięci. Badanie wykazało również, że niekorzystne doświadczenia były częściej łączone ze wspomnieniami z przeszłości lub „retrospektywnie” niż „prospektywnie” na przestrzeni kolejnych dni oraz że bardziej intensywne negatywne zdarzenia częściej powodowały retrospektywne łączenie wspomnień.
„Odkrywając złożony mechanizm neuronowy, który ułatwia integrację pamięci, zrobiliśmy ważny krok w kierunku lepszego zrozumienia pamięci w świecie rzeczywistym, gdzie wiemy, że nasze wspomnienia są stale aktualizowane i przebudowywane wraz z kolejnymi doświadczeniami, dzięki czemu możemy funkcjonować na co dzień w dynamicznym świecie” – powiedział dr Cai.
