Обучение и развитие памяти регулируются механизмом устойчивой синаптической связи. Когда мы учимся, наш мозг связывает сенсорный либо связанный с другими стимулами опыт с определенными формами поведения. Нейроны коры головного мозга, ответственные за обеспечение передачи соответствующей информации, изменяют синаптические связи и переключаются на другие нейроны.

Это позволяет головному мозгу оптимизировать обработку информации, а также прогнозировать их последствия.

Обычно, чтобы изучить синаптические механизмы, неврологи искусственными путями вызывают электрические импульсы в нейронах.

Однако нейробиологи из UNIGE выбрали другой подход, чтобы определить, что происходит естественным образом в нейронах, когда они получают сенсорные стимулы. Ученые наблюдали активность коры головного мозга у мышей. Подопытным животным проводилось многократное механическое стимулирование без искусственно-индуцированного электрического импульса. Оказалось, что грызуны используют свои усы в качестве датчика для навигации и взаимодействия.

Наблюдая эти естественные стимулы, команда под руководством профессора Holtmaat смогла продемонстрировать, что сенсорные стимулы в одиночку могут генерировать долгосрочную синаптическую активность, даже без участия нейронов. Вследствие этого синапсы будут укрепляться, несмотря на то, что нейроны не участвуют в стимуляции. Кроме того, если сенсорная стимуляция длится в течение долгого времени, синапсы становятся настолько крепкими, что активируют нейроны и полностью вовлекают в нейронную сеть. Активация нейронов дополнительно способствует дальнейшему укреплению синапсов.

В ходе этого же эксперимента исследователи смогли установить, что стимулы, которые были наиболее эффективны в укреплении синапсов, происходили из вторичных путей, а не из областей коры головного мозга или основных корковых путей (которые передают реальную сенсорную информацию). Таким образом, хранение информации требует совместной активации нескольких синаптических путей, даже если нейроны неактивны. Эти данные будут полезными для улучшения терапевтических возможностей, в частности, для реабилитации после инсульта или при нейродегенеративных расстройствах.

«Вполне возможно, что сенсорная стимуляция, в сочетании с другой деятельностью (например, двигательной активностью), лучше работает для укрепления синаптических связей. Можно объединить эти два различных стимула, чтобы улучшить эффективность нынешних методов лечения», — добавляет профессор Holtmaat.