Приятное и неприятное запоминается порознь

Новое исследование нобелевского лауреата из японского RIKEN и американского MIT сообщает о том, что мозг мышей хранит позитивные и негативные воспоминания, запахи, вкус и опыт в разных зонах мозжечковой миндалины. Согласно публикации в Nature Neuroscience (IF=16.274), датированной 17 октября 2016 года, нейроны, отвечающие за позитивные и негативные реакции, разделены в мозжечковой миндалине не только физически, но и генетически.

Точно так же, как брокколи и мороженое находятся в разных местах на тарелке малыша, хорошая и плохая информация хранится в разных местах головного мозга. Мозжечковая миндалина, являющаяся важным центром памяти, хранит приятные впечатления, вкусы и запахи в задней части базолатерального ядра или базолатеральной миндалины (BLA), а неприятные — в его передней части. Передняя и задняя части ядра взаимодействуют возвратно-поступательно, регулируя поведение, связанное с отрицательными и положительными стимулами соответственно.

Хотя доказательства раздельного хранения позитивных и негативных воспоминаний о запахах и вкусах в мозгу мышей и плодовых мушек существовали и ранее, взаимосвязь такого раздельного хранения воспоминаний с позитивными и негативными моделями поведения не была установлена.

По данным нового исследования выдающегося учёного Сузуми Тонегавы из Центра изучения генетики нейронных цепей RIKEN-MIT, воздействие на передние и задние нейроны базолатерального ядра способно изменить шаблон ожидаемого поведения животного, если указанные зоны активировать и тормозить при помощи оптогенетической световой стимуляции.

Для того, чтобы выявить «негативные» и «позитивные» нейроны, исследователи либо подвергли лапы мышей-самцов воздействию электрического тока, либо оставляли самцов в компании самки. И тот, и другой опыт оставил свой след в мозжечковой миндалине в виде более высокого уровня гена c-Fos, который является маркером нейронной активности. В активированных нейронах было выделено два различных генетических маркера – Rpso2 для нейронов, отвечающих за негативные воспоминания, и Ppp1r1b, для нейронов, отвечающих за позитивные воспоминания. Нейроны с генетическим маркером Rspo2 располагались почти исключительно в передней части базолатерального ядра, в то время как нейроны с генетическим маркером Ppp1r1b были сосредоточены в задней части базолатерального ядра. Оказалось, что «позитивные» и «негативные» нейроны не только разделены в пространстве, но также различаются по размеру, форме, и электрическим свойствам. Когда мыши чувствовали приятный запах или получали воду, активизировались «позитивные» нейроны, в то время как «негативные» нейроны становились активны в ответ на боль и неприятные запахи.

Кроме того, нейроны, расположенные в передней и задней части базолатерального ядра не только реагируют на поощрения и раздражители, но и отвечают, соответственно, за негативное и позитивное поведение мышей. Животные обучались реагировать как на удары током по лапам, «застывая» на месте (негативное поведение) и учились тыкать носом, чтобы получить воду (позитивное поведение). Благодаря описываемому исследованию, ученые, используя во время обучения мышей оптогенетику (метод манипулирования генетически мечеными клетками с помощью света), могут ослабить указанное поведение мышей путем воздействия на переднюю, либо на заднюю часть базолатерального ядра точными вспышками света.

Наконец, «позитивные» и «негативные» нейроны могут препятствовать надлежащему усвоению мышами моделей положительного и отрицательного ассоциативного поведения. Ожидаемое «застывание» на месте при ударе током было уменьшено световой стимуляцией позитивных нейронов, а активация негативных нейронов мешало мышам справиться с задачей по получению воды. «Позитивные» и «негативные» нейроны способны эффективно заглушить положительное или отрицательное влияние мощных внешних раздражителей, таких как получение воды или удары током по лапам животного. Такой эффект достигается путем взаимного торможения нервных сигналов между передней («отрицательной») и задней («положительной») зонами базолатерального ядра. Таким образом, базолатеральная миндалина играет важную роль в связывании негативных и позитивных стимулов с соответствующим поведением.

Интересно, что в этом году Тонегава, получивший еще в 1987 году Нобелевскую премию за открытие генетического принципа образования разнообразия антител, уже публиковал очень интересную статью по нейробиологии памяти. Его команда сумела показать, куда «прячутся» воспоминания при болезни Альцгеймера (у мышей) и вернуть их обратно.

Текст: Евгения Дмитриева

Antagonistic negative and positive neurons of the basolateral amygdala by Joshua Kim, Michele Pignatelli, Sangyu Xu, Shigeyoshi Itohara & Susumu Tonegawa in Nature Neuroscience. Published online October 17 2016 doi:10.1038/nn.4414