Мыши с генетическим дефектом, вызывающим синдром ломкой Х-хромосомы (FXS), учатся и запоминают нормально, но демонстрируют неспособность усваивать новую информацию, которая противоречит тому, что они узнали изначально, показывает новое исследование группы нейробиологов. FXS – наиболее частая генетическая причина умственной отсталости и аутизма.
"Эти результаты показывают, что нейронные цепи в FXS могут быть в основном неповрежденными, но неправильно настроенными, что приводит к негибкости в получении определенных типов знаний," объясняет Андре Фентон, профессор Центра нейронологии Нью-Йоркского университета и старший автор статьи, опубликованной в журнале PLOS Biology. "Теперь мы лучше понимаем когнитивный дефицит, характерный для FXS – чрезмерное запоминание информации, которая когда-то была точной, и неспособность обработать корректирующий материал."
В исследовании, в соавторстве с Дино Двораком, докторантом Центра нейронологии Нью-Йоркского университета, основное внимание уделяется гиппокампу. Эта часть мозга имеет решающее значение для памяти, особенно о пространстве, которое требует как кодирования, так и запоминания информации.
Однако, поскольку одни и те же нейроны активны и в кодировании, и в запоминании, неизвестно, какие нейронные события контролируют, кодируют ли нейроны гиппокампа текущий опыт в память или вспоминают информацию из памяти. Эта динамика является одним из ключей к лучшему пониманию FXS, который снижает использование памяти несколькими способами.
Чтобы исследовать это, сначала ученым пришлось открыть электрофизиологический "подпись воспоминания" в гиппокампе – карта, которая точно определяет, кодируют ли эти нейроны текущий опыт в память или собирают информацию из памяти.
Это привело к двум основным выводам.
В частности, они обнаружили, что кодирование и запоминание являются результатом нейронной "перетягивание каната" между двумя отличительными типами ритмической нервной синаптической активности в гиппокампе. Примечательно, что кодирование происходит, когда быстрая ритмическая активность подавляет более медленную ритмическую активность; Напротив, воспоминание происходит, когда более медленный ритм доминирует над средним ритмом.
Второе открытие, проливающее новый свет на FXS, показывает, что мыши FXS имеют чрезмерное количество медленного ритма.
Нейроны гиппокампа FXS в норме, и, как следствие, мыши FXS могут учиться и запоминать так же, как и другие мыши. Однако из-за чрезмерного преобладания медленного ритма у мышей FXS эти мыши не могут усвоить новую информацию, которая конкретно противоречит тому, что они изначально узнали – другими словами, нервное перетягивание каната слишком часто побеждает более медленный ритм, предотвращая нормальная адаптивная гибкость когнитивной функции.
"Эта когнитивная поведенческая негибкость характерна для FXS и аутизма и теперь объясняется чрезмерным запоминанием ранее правильной, но в настоящее время неверной информации, которая хранится в гиппокампе," Фентон наблюдает.