Jedną z od dawna nierozwiązanych zagadek neuronauki jest zdolność mózgu do zachowania wystarczającej elastyczności, aby uczyć się nowych rzeczy, jednocześnie zachowując istniejącą wiedzę. Aby lepiej zrozumieć ten mechanizm, naukowcy badali interakcje neuronalne wzdłuż szlaków łączących hipokamp z korą nową. Szczególną uwagę zwrócono na obszary CA3 i CA1 hipokampu oraz ich połączenia z korą retrosplenialną, obszarem zaangażowanym w nawigację i wyszukiwanie informacji przestrzennych.
Region CA3 przesyła szybkie i ciągłe strumienie informacji. Badanie wykazało, że większość tych sygnałów przychodzących skupia się w niewielkiej grupie neuronów CA1 – około jednej czwartej ich całkowitej liczby. Te same neurony następnie przetwarzają i przekazują informacje do kory retrosplenialnej, ale z zupełnie innym wzorcem aktywności. Tworzy to niezależny kanał komunikacyjny wychodzący. Ta podwójna funkcjonalność pozwala neuronom multipleksować sygnały przychodzące i wychodzące bez ich mieszania.
Działa to podobnie do sposobu, w jaki centrala telefoniczna obsługuje wiele połączeń jednocześnie, nie dopuszczając do krzyżowania się linii. Pozwala to na integrację nowych pamięci z istniejącymi sieciami neuronowymi bez zakłócania wcześniej przechowywanych informacji.
Co więcej, te same neurony pozostają aktywne podczas snu. Biorą udział w tzw. oscylacjach fal ostrych – procesach uważanych za istotne dla konsolidacji pamięci. Naukowcy sugerują, że utrzymywanie aktywności tego samego zestawu komórek w dzień i w nocy pomaga w przenoszeniu nowych informacji z hipokampa do długoterminowego magazynu w korze mózgowej.
Aby przeprowadzić eksperymenty, naukowcy wyszkolili sześć myszy do poruszania się po specjalnej ścieżce z nagrodą na obu końcach. Używając elektrod o wysokiej gęstości, jednocześnie rejestrowali aktywność setek neuronów i korelowali każdy impuls aktywności z zachowaniem zwierząt. Później podobne obserwacje przeprowadzono podczas snu, co pozwoliło im prześledzić odtwarzanie dziennych wzorców aktywności mózgu.
Autorzy uważają, że odkrycie może mieć znaczenie nie tylko dla badań nad chorobą Alzheimera i innymi zaburzeniami pamięci, ale także dla rozwoju sztucznej inteligencji. Współczesne systemy sztucznej inteligencji często borykają się z problemem „zapominania”, gdzie uczenie się nowych zadań prowadzi do utraty wcześniej nabytej wiedzy. Mechanizm „przełączania pamięci” odkryty w mózgu ssaków może sugerować nowe podejścia do tworzenia algorytmów zdolnych do ciągłego uczenia się bez nadpisywania wcześniej nabytych informacji.
