Jak probíhá aktivace vzpomínek v mozku?

Paměťové stopy – vzpomínky – si lze představit jako rozdílné vzorce aktivity mnoha neuronů v mozkových centrech zodpovídajících za paměťové funkce. Různé skupiny neuronů pak kódují odlišné vzpomínky. Autoři sledovali prostorovou paměť v hipokampu, jenž je klíčovou částí mozku pro paměťové funkce. Hipokampové neurony (neurony místa) jsou aktivní v různých místech prostředí, která důvěrně známe. Jejich soubor tvoří tzv. prostorové mapy. Při svých experimentech vědci sledovali laboratorní potkany – v boxu A byla aktivní skupina neuronů tvořící mapu A, v boxu B skupina jiná (mapa B, viz obr.). Boxy se lišily pouze osvětlením, takže bylo možné náhle změnit identitu boxu A v box B, a naopak. Jednoduchým přepnutím světel byl takto potkan v okamžiku teleportován mezi oběma místnostmi.

Momentálně aktivní prostorovou mapu vědci vyhodnocovali ve vysokém časovém rozlišení – několikrát za sekundu stanovili, která prostorová vzpomínka je právě v mozku vyvolána. Změna boxů způsobila i výměnu map – původní byla potlačena a nová aktivována. Podrobná analýza ukázala, že v krátké době (i několik sekund) po teleportaci mezi sebou obě paměťové stopy soupeří a mozek jednou aktivuje mapu správnou, aby se vzápětí vrátil k mapě kódující předchozí box. Teprve tato, v podstatě kuriózní situace pomohla učinit zásadní objev spočívající v odhalení principu časové organizace paměťových procesů v hipokampu. Tým zjistil, že neuronová populace zpracovává informace ze smyslů (hledá k nim odpovídající vzpomínku) v krátkých opakujících se cyklech, které odpovídají 6–11 Hz rytmu. Tento rytmus, nazývaný theta, je jedním z dominantních EEG rytmů mozku. Cyklický, neustále se opakující proces aktivace paměti umožňuje mozku několikrát za vteřinu korigovat eventuální nepřesnosti ve vybavování té vzpomínky, jež nejlépe odpovídá informacím, které hipokampus dostává z jiných částí mozku. Paměťová mašinerie v hipokampu je takto v čase strukturována theta rytmem do řetězce jakýchsi kvant, která představují elementy ve vybavení paměťové stopy.

Jde čistě o základní výzkum a fakt, že práce byla publikována v prestižním časopise Nature, dokládá jeho význam. Objev znamená další významný krok v odhalování mechanismů fungování paměti.