Результаты ставят под вопрос упрощённое представление о том, что долговременная память требует сохранения каждого синаптического соединения, сформировавшегося в процессе обучения. По мнению исследователей, ключевую роль могут играть небольшие устойчивые кластеры синапсов, сохраняющие архитектуру нейронных связей и позволяющие мозгу восстановить утраченную часть цепей.
Половина синапсов исчезла, но память сохранилась
Долговременные воспоминания принято связывать с изменениями синапсов — контактов между нейронами. Многие из них расположены на небольших структурах, называемых дендритными шипиками. При обучении отдельные шипики увеличиваются, что способствует укреплению соответствующих синаптических связей.
Однако мозг постоянно меняется. Синапсы возникают и исчезают, а структура нейронных сетей перестраивается даже после формирования воспоминаний.
Чтобы изучить, насколько память зависит от физической стабильности этих соединений, исследователи использовали модель искусственной гибернации у мышей.
Животных сначала обучили двум задачам. В одном эксперименте мыши должны были запомнить связь между определённой обстановкой и неприятным стимулом. В другом они обучались находить вознаграждение в лабиринте.
Затем исследователи вызвали состояние, напоминающее спячку, при котором температура тела, обмен веществ и активность мозга значительно снижались. За изменениями синапсов учёные наблюдали с помощью флуоресцентных маркеров.
Результат оказался неожиданным: в течение периода искусственной гибернации мыши потеряли более половины синаптических связей. Исчезали не только небольшие, но и крупные дендритные шипики, которые ранее считались особенно важными для долговременного хранения информации.
Тем не менее после пробуждения животные демонстрировали признаки сохранённых воспоминаний. Они по-прежнему реагировали на ранее связанную с опасностью обстановку и могли находить знакомое вознаграждение в лабиринте.
Мозг восстановил утраченные связи
Особенно интересным оказалось то, что произошло после возвращения животных к нормальному состоянию.
Часть дендритных шипиков, исчезнувших во время гибернации, начала восстанавливаться уже через несколько минут. В итоге около 80% ранее утраченных шипиков появились примерно на тех же местах, где находились до искусственной спячки.
Это означает, что мозг мог не просто создавать новые синапсы взамен старых, а восстанавливать элементы уже существовавшей нейронной архитектуры.
Исследователи предполагают, что своеобразными «якорями» памяти могут служить небольшие группы устойчивых синапсов. Даже после масштабного сокращения связей эти кластеры сохраняли часть исходной структуры нейронной сети.
Чем больше таких устойчивых кластеров сохранялось у конкретной мыши, тем лучше она выполняла после пробуждения ранее изученную задачу.
Почему это важно для понимания памяти
Полученные данные указывают на то, что память может храниться не в наборе строго фиксированных синапсов, а в более сложной архитектуре связей между нейронами.
Так называемые энграммы — группы нейронов, активность которых связана с конкретным воспоминанием, — могут включать избыточные связи. При этом небольшая часть синапсов способна сохранять информацию о структуре исходной нейронной сети и служить основой для её последующего восстановления.
Таким образом, исчезновение отдельного синапса ещё не обязательно означает потерю соответствующего фрагмента памяти.
«Если бы все синапсы, входящие в энграмму, были необходимы для сохранения памяти, её следовало бы серьёзно нарушить после такой масштабной потери связей», — отмечают исследователи.
Гибернация отличается от амнезии
Учёные провели дополнительный эксперимент, чтобы выяснить, действительно ли сохранение памяти связано именно с особенностями искусственной гибернации.
Другая группа мышей подвергалась воздействию анестезии и препарата, нарушающего синаптические изменения и вызывающего амнезию. Эти животные также потеряли значительное количество синапсов, однако после восстановления они не демонстрировали прежних воспоминаний.
Это указывает на то, что одного последующего восстановления синапсов недостаточно. Важным фактором может быть сохранение определённых структурных связей, которые позволяют мозгу восстановить исходную конфигурацию нейронной сети.
До применения к болезни Альцгеймера ещё далеко
Исследователи подчёркивают, что искусственная гибернация — экстремальное состояние, а полученные результаты пока нельзя напрямую переносить на человека или нейродегенеративные заболевания.
При болезни Альцгеймера потеря синапсов происходит в условиях патологических процессов, которые принципиально отличаются от временной перестройки мозга во время гибернации. Поэтому неизвестно, способны ли механизмы, обнаруженные у мышей, сохранять воспоминания при развитии заболевания.
Тем не менее исследование предлагает новое направление для изучения памяти. Если удастся понять, почему одни синаптические кластеры переживают масштабную перестройку мозга и как они помогают восстанавливать другие связи, это может дать новое представление о механизмах устойчивости памяти.
Учёные намерены изучить молекулярные и генетические механизмы, благодаря которым эти кластеры сохраняются. В дальнейшем это может помочь понять, почему некоторые нейронные связи оказываются более устойчивыми к повреждению и можно ли использовать этот механизм для предотвращения потери памяти.
Полученные результаты интересны не только для нейробиологии. Более точное понимание того, как мозг сохраняет информацию при постоянной перестройке своих связей, может оказаться полезным при разработке нейроморфных вычислительных систем и новых архитектур искусственного интеллекта.
Похоже, долговременная память действительно может быть устроена не как неизменный набор синапсов. Возможно, мозг хранит не каждую отдельную связь, а более устойчивую схему, по которой утраченные элементы могут быть восстановлены.
Источник: https://singularityhub.com/2026/08/21/we-may-be-wrong-about-how-the-brain-stores-memory/Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
