Аннотация:Исследование памяти и ее нейронных механизмов представляет собой одну из фундаментальных задач современной нейробиологии. Память как основополагающая когнитивная функция обеспечивает адаптивное поведение организма, позволяя использовать предыдущий опыт для оптимизации текущих и будущих действий (Kandel et al., 2014). Память не является статичным феноменом — она подвержена динамическим изменениям во времени, проходя через процессы приобретения, консолидации, реконсолидации, хранения и извлечения (Dudai, 2012).
Нейронным субстратом памяти считаются энграммы — функционально связанные ансамбли нейронов, активация которых коррелирует с формированием и воспроизведением конкретного воспоминания (Josselyn et al., 2015; Tonegawa et al., 2015; Josselyn, Frankland, 2018). Концепция энграммы, впервые предложенная Ричардом Семоном (Semon, 1904), получила экспериментальное подтверждение только с развитием современных нейробиологических методов, позволяющих маркировать, визуализировать и манипулировать активностью специфических популяций нейронов in vivo (Liu et al., 2012; Ramirez et al., 2013).
Согласно классическим представлениям, память проходит через стадии формирования кратковременной и долговременной памяти, различающиеся на уровне молекулярных механизмов и вовлеченных структур мозга (McGaugh, 2000; Kandel, 2001). Однако исследования последних десятилетий демонстрируют более сложную картину трансформации энграмм с течением времени, включая изменения в их нейрональном составе, синаптической архитектуре и функциональных свойствах (Frankland, Bontempi, 2005; Kitamura et al., 2017; Roy et al., 2017).
Задача условно-рефлекторного замирания (УРЗ) у грызунов представляет собой надежную экспериментальную модель для изучения формирования и динамики ассоциативной памяти (Fanselow, 1990b; Fanselow, Poulos, 2005; Maren et al., 2013). В этой парадигме животное обучается ассоциировать нейтральный контекст (обстановку) или условный стимул (звук, свет) с аверсивным безусловным стимулом (удар слабым электрическим током по лапам), что приводит к формированию устойчивой памяти. Последующее предъявление только обстановки или условного стимула вызывает характерную защитную реакцию замирания, интенсивность которой служит количественным показателем памяти (Maren, 2001; LeDoux, 2014).
Преимущество данной экспериментальной модели заключается в быстром формировании памяти после однократного обучения с сохранением следа памяти на протяжении длительного времени (Fanselow, Poulos, 2005; Maren, 2001). Ассоциативная память об обстановке, сформированная в условиях предъявления аверсивного стимула, может сохраняться вплоть до нескольких месяцев (Frankland et al., 2006), что позволяет исследовать механизмы динамику изменения энграмм на различных временных отрезках (Lux et al., 2016).
Использование молекулярно-генетических маркеров нейрональной активности, таких как экспрессия немедленного раннего гена c-fos, позволяет идентифицировать и исследовать популяции нейронов, вовлеченных в формирование и извлечение памяти в различных структурах мозга (Minatohara et al., 2015; Kawashima et al., 2014). Это открывает возможности для понимания пространственно-временной организации энграмм и их трансформации в ходе консолидации и хранения памяти (Tayler et al., 2013; Wheeler et al., 2013).
В настоящей работе было проведено исследование динамических изменений энграммы ассоциативной памяти об обстановке при ее хранении и извлечении на сроках от одного дня до полугода после формирования. Для этого были изучены поведенческие особенности извлечения ассоциативной памяти об обстановке на разных сроках после обучения в парадигмах однократного и многократного тестирования; а также с помощью картирования экспрессии c-fos была проанализирована активность ключевых структур мозга мышей, вовлеченных в обработку информации об обстановке, при извлечении ассоциативной памяти на разных сроках после ее формирования.