Nat Neurosci. 2020 Aug;23(8):981-991. doi: 10.1038/s41593-020-0651-5.

Cortical reactivations of recent sensory experiences predict bidirectional network changes during learning.

Sugden AU¹, Zaremba JD¹, Sugden LA², McGuire KL^1,3, Lutas A¹, Ramesh RN^1,3, Alturkistani O¹, Lensjø KK^1,4, Burgess CR^1,5, Andermann ML^6,7.

¹ Division of Endocrinology, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.

² Department of Mathematics and Computer Science, Duquesne University, Pittsburgh, PA, USA.

³ Program in Neuroscience, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.

⁴ Department of Biosciences, University of Oslo, Oslo, Norway.

⁵ Michigan Neuroscience Institute, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.

⁶ Division of Endocrinology, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, Boston, MA, USA. manderma@bidmc.harvard.edu.

⁷ Program in Neuroscience, Harvard Medical School, Boston, MA, USA. manderma@bidmc.harvard.edu.

Любой опыт, в том числе сенсорный, связан с активацией нейронных групп по всему мозгу. Как было показано ранее, во время периодов относительной неактивности воспоминания о значимых и неожиданных эпизодах могут консолидироваться посредством синхронных реактиваций соответствующих паттернов активных нейронов, например, префронтальной коры, моторной коры, сенсорной коры, миндалины и гиппокампа. На электроэнцефалограмме эти реактивации соответствуют возникновению острых волн ультрабыстрых риппл-осцилляций. Значимые эпизоды опыта могут реактивироваться в нашем внутреннем мире посредством таких механизмов снова и снова. Однако, каковы следствия таких реактиваций, остается неизвестным. В данной работе проводилась хроническая многодневная регистрация кальциевой активности сотен нейронов ассоциативной зрительной коры у мышей, которые обучались зрительной задаче дискриминации предъявляемых «полосатых» изображений. Было обнаружено, что предъявляемые изображения полосок различной ориентации соответствовали активациям различных наборов нейронов. Эти же наборы нейронов реактивировались впоследствии во время периодов спокойного отдыха в темноте, причем чаще эти реактивации наблюдались во время начальных этапов обучения. Кроме того, в большей степени реактивировались те нейронные группы, которые соответствовали изображениям, предсказывающим появление еды для мышей, а не нейтральным изображениям. Наличие этих реактиваций нейронных групп, специфичных по отношению как к зрительному сигналу о еде, так и к награде, предсказывало усиление функциональной связанности между этими реактивированными нейронами. Если реактивировались нейронные группы, специфичные только по отношению к зрительному сигналу, то наблюдалось, наоборот, ослабление функциональной связанности. Таким образом, сформированная память «живет своей жизнью» непрерывно: специфичные по отношению к задаче нейроны усиливают за счет реактиваций свои взаимодействия, а неспецифичные нейроны ослабляют.