Одна з давніх загадок нейробіології — здатність мозку залишатися гнучким для навчання новому і зберігати вже накопичені знання. Щоб наблизитись до розуміння цього механізму, дослідники вивчили нейронні взаємодії вздовж шляхів, що з'єднують гіпокамп та неокортекс. Особлива увага була приділена областям CA3 і CA1 гіпокампу, а також їх зв'язкам з ретроспленіальною корою - зоною, яка бере участь у навігації та відновленні просторових спогадів.
Область CA3 передає швидкі та безперервні потоки інформації. Дослідження показало, що більшість цих вхідних сигналів сходяться на невеликій групі нейронів CA1 — приблизно на чверті їх загального числа. Потім ті самі нейрони обробляють і передають інформацію в ретросплениальную кору, але вже з зовсім іншим патерном активності. Це створює незалежний вихідний канал зв'язку. Така подвійна функціональність дозволяє нейронам мультиплексувати вхідні та вихідні сигнали, не змішуючи їх.
Це нагадує роботу телефонного комутатора, який може одночасно обслуговувати безліч з'єднань, не допускаючи перетину ліній. Завдяки цьому нові спогади можуть інтегруватися до існуючих нейронних мереж без руйнування вже збереженої інформації.
Крім того, ці нейрони продовжують активно працювати під час сну. Саме вони беруть участь у про гострих хвильових коливаннях — процесах, які вважаються важливими консолідації пам'яті. Дослідники припускають, що збереження активності одного й того ж набору клітин вдень і вночі допомагає переносити нову інформацію з гіпокампу до довгострокових сховищ кори головного мозку.
Для проведення експериментів вчені навчили шість мишей переміщатися спеціальною доріжкою з винагородою на обох кінцях. За допомогою електродів високої густини вони одночасно реєстрували активність сотень нейронів і зіставляли кожен сплеск активності з поведінкою тварин. Пізніше аналогічні спостереження проводилися під час сну, що дозволило простежити відтворення денних патернів роботи мозку.
Автори вважають, що відкриття може мати значення не лише для вивчення хвороби Альцгеймера та інших порушень пам'яті, а й у розвиток штучного інтелекту. Сучасні ІІ-системи часто стикаються з проблемою «забуття», коли навчання нових завдань призводить до втрати раніше засвоєних знань. Механізм "комутатора пам'яті", виявлений у мозку ссавців, може підказати нові підходи до створення алгоритмів, здатних безперервно навчатися без перезапису вже накопиченої інформації.
