Эффективность обучения связали с синхронизацией потенциалов в синапсе

Ученые из Национального университета Сингапура определили, что, когда всплеск активности в синапсе с обоих концов происходит одновременно, связь усиливается на период до четырех часов. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Синапс — место контакта между двумя нейронами. При приближении к пресинаптической мембране электрический сигнал переходит в химический и передается постсинаптической мембране. Таким образом происходит взаимодействие между двумя нейронами. Синаптическая пластичность — возможность изменения силы синапса (величины изменения трансмембранного потенциала) в ответ на повышение или ослабление его активности. Эти изменения лежат в основе обучения и формирования памяти.  

Нейрофизиологи из Национального университета Сингапура провели опыты со срезами гиппокампа молодых мышей, чтобы определить, как временная синхронизация влияет на синаптическую пластичность. Они использовали параметр STDP (Spike-timing-dependent plasticity) — процесс, который регулирует силу соединения на основе относительной синхронизации выходного и входного потенциалов. 

Авторы обнаружили, что, когда пре- и постсинаптические нейроны активны одновременно, с интервалом менее 30 миллисекунд, связи между ними усиливаются. Когда пресинаптический нейрон срабатывает раньше на 30 миллисекунд или более, связь усиливается в меньшей степени. При этом, если постсинаптическая активация предшествовала пресинаптической на 20 миллисекунд, со временем возникала синаптическая депрессия.

От других подобных исследований это отличает то, что ученые прослеживали изменения на протяжении четырех часов. Они предполагают, что этот механизм отчасти может объяснять улучшение способностей к обучению и запоминанию.

Недавно исследователи из Торонтского университета провели эксперимент, в котором показали, что в гиппокампе человека есть нейроны, которые отвечают за восприятие коротких промежутков времени.