• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
1 апреля
Андрей Папиш
3
5 832

Птицы закодировали информацию «штрих-кодами»

6.0

Американские нейробиологи изучили эпизодическую память черношапочной гаички — птицы, которая прячет пищу в тысячах тайников. Исследователи обнаружили, что эти птицы записывают воспоминания о каждом тайнике с помощью уникальных «штрих-кодов».

Нейронные записи у гаичек, прячущих пищу
Нейронные записи у гаичек, прячущих пищу. (A) Схема поведенческой арены. (B) Слева: кадры с одной видеокамеры. Справа: 3D-реконструкция, показывающая 18 отслеживаемых ключевых точек у птицы. (C) Поведенческая сессия с тремя периодами. (D) Поведение и нейронная активность в течение ∼4 минут, когда кормушка была закрыта. (E) Отклонения скорости работы нейронов для четырех типов событий, измеренные путем усреднения значений в окне длительностью 1 секунда / © Selmaan N. Chettih et al.

Память как функция мозга по сей день остается загадочной и неясной. Где хранятся воспоминания, как они записываются и можно ли их перезаписать — на эти и другие вопросы нейронаукам еще предстоит ответить. Но известно, например, что важное место в этом процессе занимает гиппокамп — отдел мозга, отвечающий за пространственную память и, возможно, эпизодическую. Согласно теории, события откладываются благодаря нейронам места, которые каким-то образом их шифруют.

Однако в нашей жизни происходит колоссальное количество событий — и в зависимости от контекста (времени, задач и прочего) они записываются по-разному. Воспоминания об одном эпизоде накладывались бы друг на друга, и гиппокамп постоянно перезаписывал бы их, потому что ресурс нейронов места не бесконечный. Решает эту нестыковку иная версия, согласно которой нейроны места кодируют контекст, а другие — специализированные нейроны индекс, указатель. Активация этого индекса воспроизводит конкретный эпизод в памяти.

Пример «проверки» с помощью 3D-слежения за позой гаички / © Selmaan N. Chettih et al.

Тем не менее это лишь версия, поскольку ее трудно проверить — для этого нужно исследовать запоминание множества эпизодических переживаний. Четверо нейробиологов из Колумбийского университета (США) решили изучить работу гиппокампа у черношапочной гаички (Parus atricapillus). Эта птица прячет пищу на зиму в тысячах разных мест, запоминая каждое. Такое «кэширование», как отметили авторы нового исследования, отлично подходит для изучения эпизодической памяти. К тому же, по недавним данным, процессы кодирования информации у птиц и млекопитающих схожи. Статья с результатами научной работы опубликована в журнале Cell.

Для эксперимента ученые соорудили квадратную арену, поделенную на четыре сегмента с кормушками, где лежали семена. На всей арене было 128 мест для тайников с крышками. Поведение птиц фиксировали семь видеокамер, одна из которых следила за тайниками. Для регистрации нейронной активности исследователи разработали легкий имплант, который крепили к мозгу испытуемых животных.

Авторы эксперимента обнаружили, что «кэширование» вызывает в гиппокампе гаичек особую активность. Она заключается в двух паттернах. Один — пространственный (ученые назвали его «код места»), он включался как при закладке семян в тайник, так и при обычном посещении того же места. А второй паттерн исследователи назвали «штрих-кодом», потому что он возникал, только когда птица закладывала семена в тайник и тем самым возбуждала некоторое подмножество нейронов, подавляя активность других.

Отдельные нейроны показали типичную настройку места. (A) Карты расположения 112/116 одиночных единиц, зарегистрированных в ходе выборочной сессии. Нейроны были разделены на восемь рядов по средней частоте возбуждения, а затем в каждом ряду по пространственной информации от низкого к высокому слева направо. Цвет каждой секции варьировался от 0 до максимального значения карты места, указанного в заголовке, или до 1 Гц для нейронов с пиковыми значениями карты ниже 1 Гц. Нейроны с высокой частотой возбуждения часто были интернейронами. (B) Карты мест для 33/43 возбуждающих клеток места, случайно выбранных из одного и того же примера. (C) Стабильность пространственной настройки для всех одиночных единиц; пунктирная линия обозначает медиану. (D) Количество спайков в отдельных заходах для шести нейронов. Для возбуждающих нейронов (первые четыре слева) визиты были разделены на визиты вне поля и визиты в поле, показанные слева и справа от пунктирной линии. «В поле» определялись участки, где карта места составляла более одной четвертой от максимума, а «вне поля» — участки, где карта места была равна или ниже медианы карты / © Selmaan N. Chettih et al.

По мнению авторов, «штрих-коды» представляют собой память, сформированную в результате «кэширования» тайников. Реактивация закодированной информации происходила в те моменты, когда птица искала определенный тайник, проверяла его и касалась клювом. Активность одних «штрих-кодов» не коррелировала с соседними тайниками. Примечательно также, что каждый «штрих-код» записывал каждое уникальное событие, даже если несколько событий случились в одном месте.

«Суть в том, что, когда вы формируете память об определенном событии, мозг может генерировать случайную метку, которую он использует для хранения информации, связанной с этим событием, по аналогии с тем, как в магазине записывается информация, связанная с каждым товаром, которую можно извлечь при сканировании этикетки», — объяснил автор исследования Сельмаан Н. Четтих.

Однако столь интригующие результаты пока нельзя экстраполировать на память млекопитающих, ведь устройство их мозга сильно отличается от птиц. Также, как отметили исследователи, неясно, в какой степени полученные данные можно применять к другим формам эпизодической памяти.

Тайники с едой — простое событие, тогда как в памяти может сохраняться череда эпизодов, связанных во времени. Такие события могут храниться в памяти всю жизнь, а в описанном эксперименте анализировали воспоминания, которым около часа. Известно, что черношапочные гаички помнят, где спрятали пищу, до месяца.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 14:25
Дарья Г.

По оценкам ученых, «свободных» планет в Млечном Пути может быть в 20 раз больше, чем звезд. Так как планеты сами не светятся, разглядеть их сложно: их ищут гравилинзированием, лучше всего обнаруживающим самые массивные планеты типа Юпитера. Но вот удалось найти еще одну такую «сироту», причем не массивную с Юпитер, а земного размера. И ученые уверены, что это лишь первая находка из многих.

Вчера, 13:05
Александр Березин

В норме чем больше становится видов в группе, тем острее они конкурируют между собой, что сначала замедляет возникновение новых видов, а затем ведет к вымиранию. Новая научная работа показала, что у рода Homo ситуация почему-то была обратной: чем больше видов он образовывал, тем быстрее возникали новые дополнительные. Среди позвоночных подобных примеров нет, только среди жуков на изолированных островах. Ученые выдвинули ряд гипотез, позволяющих объяснить столь удивительный результат.

Позавчера, 13:05
Юлия Трепалина

Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.

16 апреля
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу: тихоходки способны повышать уровень продуктов генов репарации ДНК до такой степени, что это позволяет сделать их одними из самых распространенных в своем геноме. Среди прочего это помогает им выдерживать экстремальную радиацию.

17 апреля
НИУ ВШЭ

Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.

Позавчера, 13:05
Юлия Трепалина

Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

21 марта
Дарья Г.

По спектральным данным от «Джеймса Уэбба» и результатам компьютерного моделирования атмосферы астрономы показали, что экзопланета LHS 1140 b — мир-океан. Причем по характеристикам это лучший на сегодня потенциально обитаемый мир, подходящий для пристального изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

Алексей Ли
2 недели назад
-
0
+
Наша жизнь-матрица!
Stan Polozov
3 недели назад
-
0
+
Удивительно, как это автор за всю статью не умомянул, видимо, не знает, что речь идет о синицах.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: