У синиц нашли уникальные нейронные «штрихкоды» для воспоминаний о спрятанной еде

Черношапочные гаички обладают феноменальной памятью, позволяющей им запоминать расположение тысяч тайников с едой, чтобы пережить зиму. Учёные из Института Цукермана при Колумбийском университете обнаружили, как птицам это удаётся: они запоминают каждое место с помощью активности мозговых клеток, похожей на штрихкод. Эти новые данные могут пролить свет на то, как мозг создаёт воспоминания о событиях нашей жизни.

«Мы видим мир через наши воспоминания о предметах, местах и людях», — говорит Дмитрий Аронов, доктор философии, главный исследователь в Институте Цукермана.

«Память полностью определяет то, как мы видим и взаимодействуем с миром. Эта птица даёт нам возможность понять память в невероятно упрощённом виде, и, поняв их память, мы поймём что-то о себе».

Этот штрихкодоподобный формат памяти, впервые описанный в журнале Cell, может быть общей тактикой в мозге животных, включая человека.

Гаички — «гении памяти», говорит доктор Аронов. Они мастера эпизодической памяти — способности мозга вспоминать конкретные моменты, например, прятание кусочка еды под корой дерева. Это может быть вопросом жизни и смерти, поскольку, в отличие от большинства птиц в холодных регионах, гаички не мигрируют зимой. Их выживание зависит от воспоминаний о местах, где они спрятали еду в тёплые месяцы, причём некоторые делают до 5000 таких тайников в день.

Учёные давно знали, что эти птицы полагаются на гиппокамп — структуру мозга, критически важную для памяти у всех позвоночных, включая человека. Однако никто не идентифицировал конкретную нейронную активность в гиппокампе, которая кодирует эпизодические воспоминания, такие как события создания тайника.

Чтобы изучить память гаичек, команда построила экспериментальные арены. В типичном эксперименте птица инстинктивно прячет семечки в отверстиях, а исследователи регистрируют активность в гиппокампе. Шесть камер и система искусственного интеллекта отслеживают их перемещения и действия.

Учёные неожиданно обнаружили, что каждый раз, когда гаичка прятала семечку, нейроны гиппокампа активировались в уникальном паттерне. Эти мимолётные паттерны (длящиеся в среднем около секунды) реактивировались, когда птица возвращалась за конкретной спрятанной едой.

Эти паттерны-«штрихкоды» существуют независимо от активности нейронов места в гиппокампе, которые кодируют воспоминания о локациях. Каждый штрихкод остаётся уникальным, даже для тайников, спрятанных в одном и том же месте, но в разное время, или для соседних тайников, сделанных друг за другом.

«Многие исследования гиппокампа были сосредоточены на нейронах места. Поэтому в научном сообществе было предположение, что эпизодическая память должна быть как-то связана с изменениями в них. Мы обнаружили, что нейроны места на самом деле не меняются, когда птицы формируют новые воспоминания. Вместо этого во время создания тайника возникают дополнительные паттерны активности», — поясняет доктор Аронов.

В дальнейшем исследователи хотят выяснить, активируют ли гаички штрихкоды, когда думают о тайнике, находясь далеко от него. Также учёные стремятся узнать, является ли эта тактика «штрихкодирования» широко распространённой среди других животных, включая человека.

«Если вы задумаетесь о том, как люди определяют себя, своё чувство самости, то эпизодические воспоминания о конкретных событиях играют в этом центральную роль. Именно это мы и пытаемся понять», — говорит соавтор исследования, постдок Сельмаан Четтих, доктор философии.