Нейробиологи из Института науки и технологий Австрии сделали интересное открытие о развитии мозга новорожденных, который, как оказалось, изначально содержит избыточные нейронные связи. Эти связи впоследствии «обрезаются» и оптимизируются по мере взросления. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications (NatCom).
В ходе своей работы ученые сосредоточили внимание на гиппокампе мышей — области мозга, отвечающей за пространственную память и превращение кратковременных воспоминаний в долговременные. Особое внимание было уделено нейронной сети CA3.
Выяснилось, что у новорожденных мышей эта сеть обладает высокой плотностью и содержит множество, на первый взгляд, случайных связей между нейронами. Однако с возрастом структура становится более упорядоченной: часть соединений исчезает, а оставшиеся формируют более эффективную сеть.
«Это открытие оказалось довольно неожиданным. Интуитивно можно было бы предположить, что нейронная сеть со временем только растет и усложняется. Но мы увидели противоположное», — поделился своими мыслями автор работы Петер Йонас.
Исследователи назвали этот процесс «моделью прунинга» — от английского слова pruning, что переводится как «обрезка». Согласно этой модели, мозг начинает свое развитие с избытком связей, а затем постепенно избавляется от лишних.
Авторы исследования предполагают, что данный подход может способствовать более быстрому обучению мозга. Если между нейронами уже установлено множество потенциальных путей связи, организму остается лишь «выбрать» наиболее эффективные из них, а не создавать новые соединения с нуля.
Ученые сравнивают этот процесс с дорожной сетью: добраться до нужной точки проще, если дороги уже проложены, и остается только выбрать маршрут.
В рамках исследования команда анализировала мозг мышей на трех этапах их развития: сразу после рождения, в подростковом возрасте и у взрослых животных. Измерялась электрическая активность нейронов и другие клеточные параметры.
По мнению авторов, гиппокамп особенно нуждается в такой гибкой архитектуре, поскольку ему необходимо объединять информацию от различных органов чувств — зрения, слуха и обоняния.
Хотя пока неизвестно, функционирует ли аналогичный механизм у людей, исследователи считают полученные результаты важным шагом к пониманию того, как формируются память и нейронные сети мозга.
