Энграмма памяти о комлексном сигнале в мозге мышей: различные нейрональные ансамбли кодируют комплексный условный стимул и его индивидуальные компоненты
- Авторы: Ивашкина О.И.1, Торопова К.А.1, Анохин К.В.1,2
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 710-712
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://bakhtiniada.ru/2313-1829/article/view/256387
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623248
- ID: 256387
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Естественные ситуации обучения обычно включают комплексные стимулы, состоящие из нескольких сенсорных модальностей. Элементные теории обучения предполагают, что каждый компонент комплексного сигнала кодируется и ассоциируется отдельно. Конфигуральные теории предсказывают, что репрезентация полного комплексного сигнала формируется и ассоциируется со вторым событием. Нами была разработана модель условно-рефлекторного замирания на комплексный условный сигнал (КУС) или его отдельные световой и звуковой компоненты у мышей. Данная модель была использована, чтобы проверить рассмотренные выше альтернативные теории. Нами была исследована динамика памяти о комплексном условном сигнале и его компонентах. Мы обнаружили, что память о данных компонентах созревает в течение различных промежутков времени после обучения: память о звуковом условном стимуле и звуковом компоненте КУС проявляется сразу после обучения, а память о световом условном стимуле и световом компоненте КУС дозревает в течение 3 дней. При этом память о КУС, его компонентах и дискретных условных стимулах хранится длительно, вплоть до 1 месяца. Сходная диссоциация была обнаружена в экспериментах по угашению. Было показано, что при начале процедуры угашения через 1 день после обучения угашение памяти об 1 компоненте КУС не влияет на память о другом компоненте КУС. При начале процедуры угашения через 7 дней после обучения, когда память полностью дозрела, угашение памяти об 1 компоненте КУС также приводит к угашению памяти о другом компоненте. Далее нами был проведён с-Fos имиджинг активности клеток в фронтальной, прелимбической, цингулярной, ретросплениальной, париетальной, первичной и вторичной зрительных, первичной и вторичной слуховых областях неокортекса, а также в гиппокампе и миндалине после обучения на полный комплексный сигнал или его компоненты. Было обнаружено, что обучение на комплексный сигнал и дискретные сигналы вызывают различные паттерны активации неокортекса — прелимбическая и фронтальная ассоциативная области коры активировались при обучении на комплексный, но не на дискретные сигналы. Мы показали, что только извлечение памяти о полном комплексном сигнале, но не о его компонентах активировало париетальную, первичную зрительную область и медиолатеральную область вторичной зрительной коры, а также область СА1 гиппокампа. Нами был проведён in vivo двухфотонный имиджинг вызванной реактивацией памяти экспрессии с-Fos в париетальной коре трансгенных мышей линии fos-EGFP. Мы обнаружили, что существуют по крайней мере три популяции нейронов с различной специфичностью ответов на комплексный сигнал и его компоненты. Таким образом, наши данные свидетельствуют о том, что комплексные сигналы могут иметь как интегральные, так и элементные репрезентации. Эти репрезентации могут использоваться в поведении независимо, а также иметь различную динамику в долговременной памяти.
Полный текст
Естественные ситуации обучения обычно включают комплексные стимулы, состоящие из нескольких сенсорных модальностей. Элементные теории обучения предполагают, что каждый компонент комплексного сигнала кодируется и ассоциируется отдельно. Конфигуральные теории предсказывают, что репрезентация полного комплексного сигнала формируется и ассоциируется со вторым событием. Нами была разработана модель условно-рефлекторного замирания на комплексный условный сигнал (КУС) или его отдельные световой и звуковой компоненты у мышей. Данная модель была использована, чтобы проверить рассмотренные выше альтернативные теории. Нами была исследована динамика памяти о комплексном условном сигнале и его компонентах. Мы обнаружили, что память о данных компонентах созревает в течение различных промежутков времени после обучения: память о звуковом условном стимуле и звуковом компоненте КУС проявляется сразу после обучения, а память о световом условном стимуле и световом компоненте КУС дозревает в течение 3 дней. При этом память о КУС, его компонентах и дискретных условных стимулах хранится длительно, вплоть до 1 месяца. Сходная диссоциация была обнаружена в экспериментах по угашению. Было показано, что при начале процедуры угашения через 1 день после обучения угашение памяти об 1 компоненте КУС не влияет на память о другом компоненте КУС. При начале процедуры угашения через 7 дней после обучения, когда память полностью дозрела, угашение памяти об 1 компоненте КУС также приводит к угашению памяти о другом компоненте. Далее нами был проведён с-Fos имиджинг активности клеток в фронтальной, прелимбической, цингулярной, ретросплениальной, париетальной, первичной и вторичной зрительных, первичной и вторичной слуховых областях неокортекса, а также в гиппокампе и миндалине после обучения на полный комплексный сигнал или его компоненты. Было обнаружено, что обучение на комплексный сигнал и дискретные сигналы вызывают различные паттерны активации неокортекса — прелимбическая и фронтальная ассоциативная области коры активировались при обучении на комплексный, но не на дискретные сигналы. Мы показали, что только извлечение памяти о полном комплексном сигнале, но не о его компонентах активировало париетальную, первичную зрительную область и медиолатеральную область вторичной зрительной коры, а также область СА1 гиппокампа. Нами был проведён in vivo двухфотонный имиджинг вызванной реактивацией памяти экспрессии с-Fos в париетальной коре трансгенных мышей линии fos-EGFP. Мы обнаружили, что существуют по крайней мере три популяции нейронов с различной специфичностью ответов на комплексный сигнал и его компоненты. Таким образом, наши данные свидетельствуют о том, что комплексные сигналы могут иметь как интегральные, так и элементные репрезентации. Эти репрезентации могут использоваться в поведении независимо, а также иметь различную динамику в долговременной памяти.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке Некоммерческого Фонда развития науки и образования «Интеллект», Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ им. М.В. Ломоносова «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект» и гранта РНФ № 23-78-00010.
Об авторах
О. И. Ивашкина
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: oivashkina@gmail.com
Россия, Москва
К. А. Торопова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: oivashkina@gmail.com
Россия, Москва
К. В. Анохин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина
Email: oivashkina@gmail.com
Россия, Москва; Москва
Список литературы
Дополнительные файлы
