Views Comments Previous Next Search
Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем — Списки на Look At Me

СпискиЧтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем

Главные исследования памяти последних лет

Без памяти человек не был бы человеком. Но что такое память? С научной точки зрения это информация о мире, которая закодирована в набор сигналов, изменяющих связи между нейронами в головном мозге. Каждый раз, когда мы вспоминаем детали эпизода «Настоящего детектива», историческое событие или математическую формулу, активируется определённая нейронная цепочка. Однако многое о механизме памяти до сих пор остаётся неизвестным. Например, учёные так и не могут доподлинно сказать, фокусируются ли воспоминания в конкретных нейронах или распределяются по всему мозгу.

В этом материале мы попытались разобраться в последних исследованиях нейрофизиологов и психологов и понять, как они могут помочь при лечении болезни Альцгеймера, возможно ли стереть «наркотическую» память, сработает ли в будущем сценарий «Вечного сияния чистого разума» и при чём тут гены и молекулы белка.

 

Как устроена память

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 2.

 

Изучая память, учёные имеют дело с десятью миллиардами нейронов и связями между ними. Все системы мозга важны для памяти, но ключевым механизмом является изменение в синапсах — местах контакта между двумя нейронами. Наличие этих микроскопических щелей объясняет то, что отростки одного нейрона никогда не сливаются с отростками другого.

Запоминание — это молекулярный процесс, связанный с синтезом белка, который активирует нейронные цепочки. Архитектуру этой схемы определяют гены. На образование одной молекулы белка уходит 48 часов, но изменённое в результате запоминания количество белка в определённых местах остаётся неизменным.

Когда нам нужно извлечь из памяти, например, номер телефона, активируется та же сеть нейронов, которая была задействована при его запоминании. Ещё есть гипотеза, что так происходит из-за изменения в РНК, которая синтезирует новый белок. Каждый новый бит информации изменяет его, а следующие биты примеряются к существующим белкам – если примерка проходит удачно, мы вспоминаем нужную информацию.


  

Процедурная память не связана
с гиппокампом.
Именно поэтому нельзя разучиться ездить на велосипеде

  

 

 

Разные отделы мозга отвечают за разные виды памяти: например, теменная кора хранит навыки игры на музыкальных инструментах, а гиппокамп занимается формированием новых воспоминаний. Именно он был удалён у самого медийного пациента в истории нейронауки — HM, или Генри Густава Моллисона. После операции он не мог получать новую информацию, а помнил только своё детство, зато отлично справлялся с интеллектуальными головоломками. Моллисон помог учёным понять, что процедурная память не связана с гиппокампом. Именно поэтому нельзя разучиться ездить на велосипеде. Мозг Генри завещали науке — в веб-версии он представлен картой, по которой можно изучать дифференциацию нейронов и основы разных видов памяти.

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 3.

 

В науке о памяти по-прежнему много вопросов без ответов. Например, не известны механизмы долгосрочного сохранения воспоминаний. Американский учёный Эндрю Куб активно выступал с гипотезой первостепенной важности глиальных клеток мозга в процессах памяти. В книге «Источник мысли» он делает упор на астроциты, говоря о том, что 80% синаптических контактов окружено этими клетками звёздчатой формы. Согласно его гипотезе, они влияют на рост аксонов, которых в мозге Эйнштейна было выявлено очень много. Именно они обеспечили превосходную работу его памяти и великие открытия. Позже эта идея была опровергнута в ходе экспериментов. Глиальная ткань была выращена в искусственной среде, где было зафиксировано отсутствие какой-либо активности. Её роль в мозге сводится к изоляции реакции между нейронами и предотвращению искажений информации. Одно ясно точно: после восприятия информации наш мозг, опираясь на генетический аппарат, изменяется и никогда не остаётся прежним. Поэтому, например, философ Роберт Добелли советует людям ограждаться от потока новостей, которые атакуют краткосрочную память, которая так и не переходит в долгосрочную.

Как учёные научились редактировать воспоминания?

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 4.

 

В наш мозг встроен естественный механизм апдейта — память о событии меняется в зависимости от накопленных знаний, опыта и текущих желаний. Если вы сейчас голодны и вспоминаете свой десятый день рождения, то воспоминание о праздничном торте будет отчётливее, чем интерьер или лица друзей.

Наркотическая память

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 5.

Модель белка актин

Нейробиологи из исследовательского института Эллен Скриппс во Флориде и университета Северной Каролины работают над тем, чтобы ликвидировать «наркотическую» память фармакологическим путём, что может помочь в борьбе с наркозависимостью. В ходе исследования мышам давали метамфетамин, сочетая препарат с воздействием нетипичных для их жизни стимулов. После двух дней (пока закреплялась новая память) вводился препарат, вызывающий разрушение актина. Этот белок играет роль в консолидации памяти. В результате мыши забывали о наркотическом опыте, потому что эта память формировалась отдельно от других воспоминаний. Стирание этих воспоминаний оказалось возможным без провоцирования тотальной ретроградной амнезии.

Избавление от негативных переживаний

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 6.

«Молекула памяти» PKMζ. Картинка из слайдов к лекции П. М. Балабана на Зимней научной школе Future Biotech

Джозеф Леду из Нью-Йоркского университета проводил эксперименты с памятью о страхе у крыс. Сначала он усиленно тренировал животных ассоциировать громкий звук с электрошоком, а потом вводил в миндалевидное тело инъекцию вещества, блокирующего синтез протеинов. Память о страхе уходила. Результаты этого эксперимента подкрепляются данными о людях с повреждениями миндалевидного тела — у них точно так же отсутствуют травматические воспоминания.

Однако самой важной молекулой в процессе «стирания» воспоминаний и функционировании долговременной памяти остаётся молекула белка протеинкиназа М-зета. Согласно исследованиям Тодда Сактора из Медицинского центра Нью-Йоркского университета, она определяет эффективность нейронного контакта и очень важна для долговременного запоминания. При этом её можно заблокировать, стерев память, а затем «возродить» синтез молекулы путём обучения. Её важность продолжают оспаривать экспериментально, фиксируя отсутствие значительных изменений в памяти при её блокировке. Сактор говорит, что всё дело в наличии компенсаторных генов. Но для того, чтобы стереть нужное воспоминание, нужны надёжные наномеханизмы доставки антител.

Внедрение ложной памяти

 

В ходе серии экспериментов, проведённых командой учёных из Массачусетского технологического института под руководством нобелевского лауреата Судзуми Тонегавы, мышам удалось «внедрить» память о ложном событии. С помощью генных модификаций и вживления в мозг оптоволокна у них получилось заставить мышь бояться одну клетку (при помощи ударов по ногам), в то же время перезапуская её память и удаляя болезненные ассоциации с этой клеткой. Так была доказана гипотеза о том, что каждое воспоминание оставляет в мозге след — энграмму. «То, что ранее можно было увидеть в таких фильмах, как „Начало“ и „Вечное сияние чистого разума“, теперь становится возможным», — рассказал один из членов команды Тонегавы. И пусть пока эксперимент далёк от сюжета сай-фая, он даёт надежду на разработку мозговых чипов для внедрения разнообразных воспоминаний.

Протез памяти

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 7.

 

Теодор Бергер из университета Южной Калифорнии с 90-х годов работает над силиконовым имплантом памяти в гиппокамп. Его устройство может заменять части повреждённого гиппокампа и даже усиливать способности здорового. Крошечный чип с электродами имплантируется в гиппокамп и записывает сигналы, представляющие собой краткосрочные воспоминания; далее сигналы пересылаются в компьютер, где математически преобразуются в долгосрочные воспоминания; а затем отправляются на второй набор электродов, который стимулирует другой отдел гиппокампа. Устройство должно пролить свет на то, как именно в мозге кодируются воспоминания человека и по какому принципу мы помним «лицо любимой бабушки» и отличаем его от других. Пока эксперименты успешно проводятся на крысах и обезьянах, а в течение двух лет начнутся и на людях. Сам Бергер говорит, что никогда не думал о том, что исследования зайдут так далеко. Теперь же он может помочь спасти пациентов с болезнью Альцгеймера и прочими расстройствами памяти.

Путь от кратковременной
к долгосрочной памяти

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 8.

 

Учёные до сих пор не могут до конца понять, как долгосрочная память остаётся на всю жизнь, если протеины, участвовавшие в её формировании, исчезают в течение двух дней. Группа учёных из Института медицинских исследований Стауэрса доказала важность олигомеров CPEB в этом процессе. Эти молекулы — версия комбинации клавиш Ctrl+V в нервной системе. Они постоянно самовоспроизводятся, и, вероятно, именно поэтому мы можем извлекать из памяти информацию о том, что было давным-давно.

Редактирование неприятного опыта

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 9.

 

Пока избавление от негативных воспоминаний, последствий посттравматического стресса и фобий — прерогатива психологии. Но гарвардский профессор Роджер Питман и профессор психиатрии Университета Макгилла Ален Брюне спешат психологам на помощь, за что журнал Forbes в своё время даже включил их в рейтинг «Десять человек, способных изменить мир».

В ходе опытов исследователи обнаружили препарат для устранения причины тяжёлых воспоминаний, а также научились различать воспоминания неприятные и травмирующие, чтобы сосредоточиться исключительно на борьбе со вторыми. Ключ к различию между ними скрыт в эмоциональной реакции. Пациенты, участвующие в эксперименте, детально фиксировали свои травмирующие воспоминания и перечитывали свои записи, предварительно приняв препарат пропранолол. Это лекарство от гипертонии, содержащее норадреналин, который участвует в генерации сильных эмоций. Через некоторое время эмоциональная память пациентов стала изменяться, и они переставали ассоциировать травматическое воспоминание с неприятными ощущениями. Приём анаприлина в течение нескольких часов после психотравмы также резко снижает шансы развития посттравматического синдрома. В таком случае воспоминание останется, но патологически болезненным оно не будет.

Память и правосудие

 

Психолог Элизабет Лофтус провела серию любопытных психологических экспериментов по «вживлению» ложных воспоминаний. Она показывала участникам, бывавшим в Диснейленде, фотографию из парка, где посетитель жал руку Багз Банни. Несколько участников вспомнили, что делали то же самое, хоть это и невозможно, так как Багз Банни — персонаж Warner Bros.

Её команда психологов опросила жертв 11 сентября; через год эксперимент был повторен и 37% воспоминаний тех же людей изменились. Некоторые истории становились более короткими с чёткой линией повествования, другие обрастали несуществующими подробностями. Дело в том, что при воспоминании пережитого важно получение позитивного фидбэка от собеседника. Этот факт также часто приводит к неправильной идентификации преступника. Так как наша память представляет собой синтез опытов, а не воспроизведение видеоряда, свидетель не может быть важнейшей опорой правосудия. Эту идею успешно защищает Innocence Project, который предлагает увидеть, как американская судебная система отходит от полагания на память жертвы к другим более достоверным источникам — ДНК-экспертизам и другим методам.

Память в эпоху
мобильного Интернета

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 10.

 

Если мы вдруг забываем имя актёра или содержание книги, обычно идём «гуглить» касты фильмов или серфить «Википедию». Всё это оказывает серьёзное влияние на нашу память. Учёные из Университета Колумбии провели эксперимент и показали, как компьютеры успели изменить процесс запоминания. Подопытным дали набор фактов и половину из них попросили классифицировать информацию в папках на компьютере, а второй половине сказали, что эту информацию потом сотрут. Когда подопытных попросили вспомнить информацию, оказалось, что вторая группа (те, кто ожидал стирания информации) помнила намного больше информации, чем первая группа, кто просто сохранил информацию на ПК. Но подопытные из первой группы, которая сохраняла информацию, прекрасно помнили, куда именно они сохранили полученную информацию. Таким образом учёные доказали, что процесс запоминания адаптируется к новым технологиям. Люди стали сводить к минимуму время на запоминание самой информации, делая ставку на место, где её можно будет найти.

Музыка,
вызывающая воспоминания

 

Знакомая песня часто становится саундтреком к видеоряду из воспоминаний, который начинает проигрывать наш мозг. Мозговым iTunes выступает медиальная префронтальная кора — это показали эксперименты с использованием магнитно-резонансной стимуляции и воспроизведения чарта Billboard Top 100. Также серия экспериментов показала, что музыка помогает лечить автобиографическую амнезию и способна помочь пациентам с болезнью Альцгеймера.

Связь лишнего веса с памятью

Чтобы помнили: как работает наша память и что изменит её в будущем. Изображение № 11.

Чикагский
медицинский центр Rush

Печень и часть лимбической системы головного мозга — гиппокамп — используют один и тот же протеин PPAR-альфа. Только печень — для сжигания жира на животе, а гиппокамп — для процессов запоминания информации. Именно поэтому ухудшение памяти в 3,6 раза чаще наблюдается у пациентов с лишним весом, о чём свидетельствуют исследования Чикагского медицинского центра Rush. Известно, что улучшает консолидацию долговременных воспоминаний кофеин, однако пока учёным не удалось установить необходимую дозировку.

изображение via: flickr.com / shutterstock.com: 1, 2, 3

 

Рассказать друзьям
1 комментарийпожаловаться

Комментарии

Подписаться
Комментарии загружаются
чтобы можно было оставлять комментарии.