Отдаленные воспоминания о событиях, вызвавших в далеком прошлом сильный страх, хранятся в головном мозге очень долго. Попадание в среду, похожую на ту, что прежде оказалась травмирующей, может привести к воспроизведению защитных реакций. А иногда такие ситуации записываются в памяти настолько искаженным образом, что впоследствии это приводит к развитию психопатологических состояний, как, например, посттравматическое стрессовое расстройство. В таких случаях запоминание происходит несколько иначе, чем обычно. В новом исследовании ученым из США удалось выявить фундаментальные механизмы, с помощью которых мозг объединяет давние воспоминания о перенесенном чувстве страха.
Нейроны памяти (красные) среди всех нейронов префронтальной коры (синие). Credit: Cho lab, UC Riverside
Давние воспоминания о перенесенном когда-то в прошлом травматическом событии, которое сопровождалось чувством страха (remote fear memory), довольно прочно закрепляются в нашей памяти. Они могут храниться спустя месяцы и десятки лет, что, вероятно, служит неким защитным механизмом от будущих опасных ситуаций. Однако некоторые травматические воспоминания могут вызывать сильный страх и в спокойной обстановке, что вводит человека в состояние стресса и перманентной тревоги.
Считается, что приобретение зависимых от контекста воспоминаний требует участия гиппокампа, как области головного мозга, ответственной за перевод воспоминаний из кратковременной памяти в долговременную. Кодирование воспоминаний о страхе запускает в этой структуре специфическую синаптическую пластичность.
Воспоминания после приобретения, как считается, созревают в коре головного мозга во время процесса консолидации памяти. Предполагается, что долговременная память обеспечивается устойчивыми синаптическими изменениями в неокортикальных цепях, однако специфические для синапсов субстраты давних контекстуально зависимых воспоминаний пока не идентифицированы.
Исследования показывают, что в консолидации отдаленных воспоминаний ключевую роль играют нейроны медиальной префронтальной коры (medial prefrontal cortex, mPFC) и передней поясной коры (anterior cingulate cortex, ACC). Однако до сих пор не ясно то, как нейроны, участвующие в построении энграмм PFC, способствуют консолидации давних воспоминаний на синаптическом уровне. Также достоверно не известно, как нейроны энграмм связаны, во-первых, с другими нейронами PFC, задействованными во время воспроизведения давнего воспоминания, и, во-вторых, теми нейронами, которые проецируются на подкорковые нейроны энграмм. Более того, не вполне понятно, как сигналы энграмм гиппокампа передаются в PFC для созревания энграмм неокортекса.
Исследователям из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) на мышах удалось продемонстрировать, что консолидация давних воспоминаний о страхе запускает прогрессирующее усиление возбуждающих связей между нейронами энграмм PFC, что, в свою очередь, требует устойчивых сигналов энграмм гиппокампа. Исследование показывает, что давние воспоминания о пережитом страхе, сформированные в далеком прошлом под влиянием определенного события, постоянно хранятся в связях между небольшой группой нейронов PFC, называемые нейронами памяти (memory neurons).
В эксперименте лабораторные мыши помещались в специальную среду, называемую контекстом, и получали аверсивный стимул – стимул, воспринимающийся как неприятный. Впоследствии неприятные ощущения связывались с контекстом, то есть возникали всякий раз, когда мышь помещалась в подобные условия. При помещении грызунов в тот же контекст месяц спустя они замерали, что указывает на вероятное воспроизведение в этот момент воспоминаний о страхе.
Исследователи обнаружили, что нейроны памяти PFC активировались во время первоначального формирования травматического воспоминания и также запускались вновь во время воспоминания о нем. При выборочном отключении этих нейронов у тех животных, которые помещались в контекст давно, мыши уже не так сильно демонстрировали реакцию страха при повторном пребывании в экспериментальной среде. Однако реакция на нее тех мышей, которые только недавно получили травматические контекстуальные воспоминания, не менялась.
Это следствие указывает на критическую роль нейронов памяти префронтальной коры в воспроизведении именно давних воспоминаний о перенесенном страхе. Более того, синапсы между нейронами памяти, называемые префронтальными схемами памяти (prefrontal memory circuits), со временем постепенно укреплялись после «обучения страху», что помогло PFC постоянно сохранять давние воспоминания о страхе.
Чтобы погасить воспоминания, исследователи неоднократно подвергали мышей воздействию того же контекста, предполагающего вызов чувства страха, но без аверсивного стимула. В результате реакция страха на контекст уменьшилась. Это сопровождалось и ослаблением префронтальных схем памяти. Также и другие манипуляции, блокирующие усиление схем, препятствовали воспроизведению этих воспоминаний.
Практическое применение исследования авторы видят в изучении механизмов посттравматического стрессового расстройства (ПТСР). Нарушение регуляции консолидации памяти о травмирующих событиях, вызвавших страх, которые были перенесены в далеком прошлом, может привести к развитию хронического неадекватного страха, которым страдает около 6% населения. Исследование, по заверениям авторов, дает важную информацию, полезную для разработки терапевтических стратегий подавления хронического страха у пациентов с ПТСР.
Текст: Анна Удоратина
Neocortical Synaptic Engrams for Remote Contextual Memories by Jun-Hyeong Cho et al. Nature Neuroscience. Published December 2022.
Свежие комментарии