Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 316: летучие мыши в покое вспоминают о полете
Нейробиологи из Калифорнийского университета зарегистрировали одновременную активность десятков тысяч нейронов у летучих мышей во время полета и в покое. Полученные данные позволили по-новому взглянуть на долговременную память. Результатами исследования ученые поделились в журнале Nature.
Схема эксперимента и запись активности нейронов в гиппокампе. Credit: Forli A., et al. / Nature, 2025
«Последние 20 лет мы регистрировали активность отдельных нейронов. Но многие процессы в мозге можно понять только при наблюдении за ансамблями нервных клеток», — говорит ведущий автор исследования Майкл Ярцев.
Eго лаборатория стала пионером в области беспроводной регистрации активности нейронов у летучих мышей. Однако раньше они фиксировали сигналы лишь от небольшого числа нервных клеток. В новом исследовании ученые успешно применили кремниевые электроды высокой плотности, что позволило отследить сигналы одновременно множества нейронов.
В этой работе ученые анализировали активность клеток места – особых нейронов гиппокампа, которые «включаются», когда животное находится в определенной точке пространства. Так формируется внутренняя карта окружающей среды, что позволяет ориентироваться на местности.
«Если вы знаете, что нейрон места соответствует определенной точке пространства и он активен, то можно сделать вывод, что летучая мышь находится именно в этом месте, — говорит Анджело Форли, один из авторов исследования. — При наблюдении за несколькими нейронами можно узнать путь, по которому двигалась летучая мышь».
При этом нейроны места активны не только во время движения. В покое они тоже активируются, причем в той же последовательности, что и во время движения.
Чтобы провести это исследование, ученые имплантировали шести летучим мышам (Rousettus aegyptiacus) датчики Neuropixels. Затем мышей выпустили в большую комнату, где они летали в течение 1 часа 20 минут. В это время животные получали фруктовое пюре из кормушки в качестве вознаграждения, если приземлялись на специальные платформы.
Одновременно за одну сессию исследователи контролировали активность примерно 50 тысяч нейронов. Затем те же последовательности фиксировались, когда животные находились в покое.
Удивительно, но длительность этих повторов была одинаковой для всех полетов, независимо от их длительности. Например, если одна последовательность соответствовала 10-метровой траектории, а другая – 20-метровой, то повторы обеих были одинаковой продолжительности, но для длинных полетов нейроны активировались быстрее. Ученые предположили, что эта постоянная величина может быть элементарной единицей обработки информации в мозге.
Также наблюдалась взаимосвязь между активностью нейронов во время полета и взмахами крыльев: многие клетки места синхронизировались с циклом взмахов крыльев. При этом большинство нейронов активировалось около восходящей фазы взмаха.
Результаты этого исследования могут стать началом понимания нейронной основы долговременной памяти не только у летучих мышей, но, возможно, и у других видов, например, у человека.
Текст: Вера Васина
Replay and representation dynamics in the hippocampus of freely flying bats. Forli A., et al. Nature, 2025