Myszy grające w VR? Pomagają w badaniu mózgu człowieka
Dlaczego jedne wspomnienia zostają z nami na zawsze, natomiast inne znikają z pamięci bardzo szybko? Dzięki prowadzonym obserwacjom na myszach grających w gry VR okazało się, że za zatrzymywanie wspomnień odpowiada region mózgu do tej pory niebrany pod uwagę.
Naukowcy postanowili zbadać, jakie procesy pozwalają jednym wspomnieniom przetrwać, natomiast inne odchodzą w niepamięć. Jak odbywa się selekcja poszczególnych wspomnień. W tym celu wykorzystali myszy, które podłączyli do sprzętu VR, jednocześnie cały czas monitorując ich aktywność mózgową.
Myszy grają w gry VR
Myszy zostały umieszczone na styropianowej kuli, dzięki której mogły decydować, w którym kierunku w grze chcą się poruszać. W zależności od tego, gdzie się udały, napotykały albo nieograniczoną ilość wody z cukrem, niewielką ilość wody z cukrem, bądź były traktowane podmuchem powietrza. Myszy również miały pomoc w grze w postaci określonych widoków, dźwięków, zapachów w ramach nagrody za dobrze obrany kierunek.
W efekcie myszy nauczyły się drogi prowadzącej do najlepszych zasobów wody z cukrem oraz pamiętały, w których miejscach uważać na podmuchy powietrza. Testy prowadzono tygodniami, aż myszy nauczyły się wszystkich niezbędnych informacji z gry. Wiedziały jakie scenariusze obierać, aby wyjść na tym jak najkorzystniej, unikać podmuchów wiatru i zdobywać wodę z cukrem.
Gdy myszy nauczyły się trzech różnych scenariuszy gry, naukowcy oceniali ich zdolność do zapamiętywania i rozróżniania poszczególnych elementów. Oceniono to na podstawie szybkości, z jaką myszy biegły, gdy wiedziały, co ich czeka na końcu ścieżki. Szybciej, gdy na mecie czekała woda z cukrem, wolniej, gdy spodziewały się podmuchów powietrza.
Mechanika pamięci
Podczas gdy myszy świetnie się bawiły, doskonaląc swoje umiejętności w grach VR, naukowcy bacznie obserwowali procesy zachodzące w ich mózgach. Między innymi, w jaki sposób aktywacja bądź hamowanie określonego obszaru w mózgu wpływa na wydajność myszy.
Na przykład, hamowanie przedniego wzgórza pozwalało myszom dalej uczyć się pokonywania tras, jednak nie były w stanie zapisywać swoich doświadczeń w pamięci długotrwałej. Natomiast hamowanie hipokampa powodowało problemy, ponieważ proces uczenia się był całkowicie wyłączony i myszy nie mogły zapamiętać tras prowadzących do wody z cukrem.
Zidentyfikowaliśmy obwód w mózgu, który jest ważny dla określenia, które wspomnienia są ważne i jak są filtrowane do długoterminowego przechowywania. Gdy tylko myszy zaczynają uczyć się zadania, wzgórze przeprowadza ten proces selekcji i wybiera, które wspomnienia będą stabilizowane w korze na dłuższą metę.
Pamięć długotrwała
Stymulacja przedniego wzgórza podczas treningu myszy pozwalała zwiększyć ich zdolność do zapisywania danych w pamięci długotrwałej. Bez tego, większość gryzoni zapominała drogę. Aby lepiej zaobserwować ten proces, naukowcy połączyli program treningowy VR z technologią pozwalającą na obrazowanie pojedynczych neuronów w hipokampie, wzgórzu i korze mózgowej.
Dzięki takiemu połączeniu odkryli, że podczas gdy hipokamp był aktywowany tak samo w scenariuszu z nieograniczoną ilością wody z cukrem, jak i małą ilością, to wzgórze preferencyjnie przechowywało głównie informacje o scenariuszu z większą ilością wody z cukrem.
Wzgórze tworzy stopniowo zwiększające się interakcje dalekiego zasięgu z korą, aby ustabilizować te wspomnienia do długoterminowego przechowywania. Niektóre wspomnienia są dla nas ważniejsze niż inne. Odkryliśmy, że myszy nie tylko potrzebują przedniego wzgórza do konsolidacji wspomnień, ale aktywując je, możemy wzmocnić konsolidację wspomnienia, o którym myszy zwykle zapominają.
Analogiczną sytuacją opisującą ten proces zapamiętywania określonych wspomnień, jest na przykład obiad urodzinowy. Jest dużo bardziej prawdopodobne, że zapamiętasz, co jadłeś na imprezie urodzinowej niż na śniadanie tydzień temu. Wiąże się to z tym, że urodziny i impreza łączą się z dużymi emocjami, które wpływają na procesy zapamiętywania. Wytwarzają się w naszym organizmie dopamina i adrenalina, co wpływa na to, że wzgórze decyduje, że to wspomnienie jest ważne i trzeba je zapamiętać.
