Нейроны с паравальбумином в медиальной септу́ме участвуют в формировании пространственной памяти, зависящей от гиппокампа

Почему запоминание расположения предметов даёт сбои после плохой ночи

Заметили ли вы когда-нибудь, что после бессонной ночи вы теряете вещи или с трудом вспоминаете, куда положили предметы? В этом исследовании на мышах заглянули в мозг, чтобы выяснить, почему плохой сон затрудняет запоминание положения объектов, сосредоточив внимание на небольшой группе клеток, связывающих глубинную область памяти с ключевым центром управления.

Небольшой узел, который общается с центром картирования

Наше чувство места во многом зависит от гиппокампа — изогнутой структуры глубоко в мозге, которая строит внутреннюю карту окружающего пространства. В этой карте особые «плацевые клетки» активируются, когда мы находимся в конкретных локациях, помогая отслеживать положение нас самих и близких объектов. Другая область, медиальная септу́ма, посылает мощные управляющие сигналы в гиппокамп и помогает задавать его ритмическую активность. В этой работе авторы сосредоточились на подмножестве клеток медиальной септумы, содержащих белок паравальбумин и выделяющих тормозной нейромедиатор ГАМК. Ранее показали, что эти клетки влияют на ритмы мозга, связанные с навигацией, но было неясно, формируют ли они напрямую гиппокамп-зависимую память.

Потеря сна, память о расположении объектов и ритмы мозга

Чтобы имитировать тяжёлую ночь, исследователи мягко не давали самцам мышей уснуть в течение пяти часов, используя медленно вращающийся стержень, который нарушал сон без выраженного стресса или тревоги. Затем животные выполняли задачу распознавания местоположения объекта в коробке с двумя идентичными предметами. Сначала оба объекта оставались в фиксированных углах, пока мыши исследовали их и формировали память; позже один объект перемещали в новый угол. Хорошо отдохнувшие мыши естественно дольше исследовали перемещённый объект, что указывало на то, что они заметили изменение. Лишённые сна мыши в целом исследовали не меньше и двигались нормально, но их предпочтение перемещённому объекту снизилось, что свидетельствует об ухудшении памяти о положении объектов. Одновременно электрические записи показали, что потеря сна уменьшила силу тета-колебаний в гиппокампе и ослабила согласованность между медиальной септумой и гиппокампом во время кодирования и тестирования памяти.

Нейроны, которые активируются у объектов и направляют карту мозга

Сочетая тонкие электроды и оптогенетические инструменты, команда регистрировала активность идентифицированных паравальбумин-позитивных нейронов медиальной септумы вместе с плацевыми клетками гиппокампа, пока мыши исследовали предметы. Эти септальные нейроны сильнее активировались, когда мыши находились рядом с объектами, особенно на фазе первоначального формирования памяти, и разные подгруппы реагировали на каждый объект. Их ответы в основном не зависели от скорости движения животного, что говорит о том, что они специально передавали информацию об объектах, а не просто о скорости бега. Когда рассматривали многих таких нейронов вместе, их совместная активность надёжно различала, какой объект исследует мышь. После лишения сна их реактивность на объекты и способность различать местоположения объектов снизились, особенно когда один из объектов был перемещён.

Как потеря сна нарушает внутреннюю карту

Авторы затем изучили, как плацевые клетки гиппокампа обновляют свои поля активации при перемещении объекта. У отдохнувших животных многие плацевые клетки сдвигали свои предпочтительные места активации в сторону перемещённого объекта, фактически обновляя карту мозга и отмечая новое положение. Эти сдвиги были смещены в направлении перемещённого объекта и сопровождались относительно гибкой кооперацией между плацевыми клетками. После потери сна плацевые клетки всё ещё присутствовали и были активны, но их поля сдвигались более случайно, и меньше клеток перемещались ближе к новому объекту. Одновременно пары плацевых клеток становились более жёстко связаны в своей активности, формируя более ригидную сеть, которая, по-видимому, хуже реорганизовывалась при изменении окружающей среды.

Включение пути обратно восстанавливает память

Для проверки причинно-следственной связи исследователи использовали оптогенетику, чтобы активировать или подавлять паравальбуминовые нейроны и их проекции в гиппокамп в определённые фазы задачи. Кратковременное усиление их активности во время начального этапа обучения восстановило нормальные тета-ритмы, ослабило чрезмерную синхронизацию между плацевыми клетками и вернуло тенденцию полей активации смещаться в сторону перемещённого объекта, даже после лишения сна. В поведении такая селективная активация вернула у мышей предпочтение к перемещённому объекту. Напротив, подавление этих нейронов или их прямого пути к гиппокампу нарушало распознавание местоположения объектов даже без предварительного лишения сна, а активация только во время отдыха или фазы извлечения давала мало эффекта.

Что это говорит о памяти и плохом сне

Для неспециалиста ключевое послание таково: небольшая группа нейронов-временных синхронизаторов в медиальной септуме помогает гиппокампу обновлять внутреннюю карту при перемещении объектов, и потеря сна притупляет этот тонкий контроль. Когда эти клетки не могут адекватно реагировать на объекты, плацевые клетки, формирующие нашу ментальную карту, становятся слишком жёсткими и не отмечают новые положения точно. Искусственное включение этого пути в нужный момент позволяло исследователям восстановить как мозговые сигналы, так и поведение у мышей, лишённых сна. Результаты указывают на то, что за некоторыми провалами памяти после плохой ночи стоит именно качество взаимодействия между областями мозга, а не просто усталость.

Цитирование: Zheng, Y., Tong, J., Xing, Y. et al. Parvalbumin-positive neurons in the medial septum participate in the formation of hippocampal-dependent spatial memory. Nat Commun 17, 4259 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70268-8

Ключевые слова: лишение сна, пространственная память, гиппокамп, медиальная септу́ма, плацевые клетки