Новая модель человеческой памяти объясняет, как мы запоминаем так много

Исследовательская группа MIT представила новую теорию о памяти, в которой акцент сделан на астроцитах — клетках, которые, хотя и не формируют электрические импульсы, активно взаимодействуют с нейронами через кальциевые сигналы. Эти клетки способны обвивать синапсы и выполнять множество важных функций, таких как удаление отходов и поддержание нейронного питания. Недавние исследования показали, что нарушения связей между астроцитами и нейронами в гиппокампе (области, отвечающей за память) ведут к ухудшению процессов запоминания и воспроизведения.

Астроциты, помимо своего основного функционала, обладают тончайшими отростками, позволяющими им взаимодействовать с нейронами. Ученые выяснили, что если нарушить связь между нейронами и астроцитами, это приводит к снижению эффективности запоминания.

Хотя астроциты не генерируют электрические импульсы, они способны обмениваться информацией с помощью кальциевых сигналов, что позволяет им синхронизировать свою деятельность с нейронами.


Команда MIT решила проанализировать, как эти связи влияют на процессы хранения памяти, разработав модель, основанную на нейронных сетях с использованием сетей Хопфилда, которые могут запоминать и воспроизводить образы. Однако они не могут объяснить, как человеческий мозг хранит большое количество информации. Обновленная версия сети Хопфилда, известная как «плотная ассоциативная память», имеет возможность хранить значительно больший объем данных благодаря сложным связям между нейронами.

Тем не менее, остается открытым вопрос, как мозг может реализовать сложные многонейронные связи в синапсах, так как традиционные синапсы соединяют только две клетки. Здесь на помощь приходят астроциты: разработанная модель «нейрон-астроцит» способна хранить значительно больше информации, чем стандартные сети Хопфилда.


Эта информация передается нейронам через глиотрансмиттеры, которые выделяются в местах соединения астроцитов и синапсов. Ученые полагают, что синхронные изменения уровня кальция в астроцитах могут создать необходимые условия для увеличения объема памяти. Вместо того, чтобы рассматривать астроциты как единое целое, их следует воспринимать как множество независимых отростков, каждый из которых функционирует как отдельная вычислительная единица, что позволяет эффективно использовать их для хранения информации.

Чтобы проверить, насколько новая модель соответствует реальному процессу хранения памяти, исследователи могут попытаться управлять связями между отростками астроцитов и наблюдать за влиянием на память. Эта модель не только углубляет понимание работы мозга, но и может быть применена в разработке искусственного интеллекта, позволяя создавать различные модели путем изменения связей между отростками.