Илья Мартынов - Мозг. Как он устроен и что с ним делать [litres]

В 2015 году в Science вышло необычное исследование, авторы которого, используя светочувствительный белок родопсин, научились управлять активностью клеток гиппокампа с помощью света. Для этого ученые из Массачусетского института (Кембридж) так модифицировали геном мышей, чтобы их нейроны активно синтезировали родопсин. Когда животных обучали избегать (бояться) комнату с электрическим током, светом включали именно нейроны с родопсином (в мембраны клеток животных встраивали светочувствительные белки. Таким образом исследователи делали эти нейроны управляемыми и ответственными за воспоминания о том, что при зажигании света появляется ток. Если же возбудить эти нейроны просто светом, животное будет бояться, даже не находясь в комнате с током. Но исследователи пошли еще дальше. Они обучали мышей избегать комнату с током и сразу после обучения давали блокатор синтеза белка. А нам уже известно, что блокирование синтеза белков влияет на структуру синапса. И действительно, клетки образовывали меньше новых контактов. Как результат – через сутки у мышей развилось состояние искусственной амнезии и они напролом шли в комнату с током, считая ее безопасной.

И тогда ученые сделали вывод, что блокатор синтеза белка как бы стер воспоминания. Они решили это проверить и попытались, воздействуя светом, активировать одну из ранее обученных клеток. И все получилось! Как только клетку возбуждали, сигнал шел дальше по цепочке и мышь вновь начинала проявлять признаки страха перед опасной комнатой.

То есть даже если информация кажется потерянной, ее еще можно вспомнить. Просто из-за нарушений в гиппокампе сделать это становится сложнее. Получается, гиппокамп участвует не только в фиксации информации, но и в ее воспроизведении, сохраняя адреса следов, хранящихся в памяти. Это очень важная деталь. В гиппокампе словно хранятся карточки с указателями к информации в других частях мозга.

Отбор стимулов на предмет их сохранения в памяти связан со сложным эмоционально-мотивационным аппаратом. По-видимому, гиппокамп, не без направляющего участия лобных областей коры, сохраняет эмоционально значимую информацию.

Важно добавить, что долговременная память формируется при непременном участии систем подкрепления, точно так же, как в экспериментах Павлова с собаками. Долговременная память имеет условно-рефлекторную природу.

Давайте резюмируем, что мы узнали о памяти. Есть клетки, которые образуют контакты друг с другом. Это распределенная долговременная форма памяти. Краткосрочная память – это временное пробегание импульсов по сетям (временно активные синапсы). Преимущественно в долгосрочной памяти данные хранятся в коре (в зависимости от типа информации). Когда нужно что-то запомнить, включается гиппокамп, который сортирует информацию. Он же «прописывает» карточку с инструкцией о том, как потом извлечь информацию из коры и других структур (как бы кодирует путь). Амигдала, гипоталамус и другие структуры обеспечивают эмоциональную окраску информации. При этом амигдала в большей степени способствует запоминанию негативно окрашенной информации. Когда нужно что-то вспомнить, импульсы через гиппокамп следуют по нужной сети, извлекая целостное воспоминание за счет одновременнойактивации большого количества клеток в разных участках мозга.

Вопрос о том, насколько ограничен объем долговременной памяти, не решен. Одни исследователи считают объем хранилища воспоминаний неограниченным, другие полагают, что мозг все же избавляется от некоторых старых воспоминаний, чтобы высвободить место для новых. Примеры с ложными воспоминаниями, которые я приведу чуть позже, возможно, помогут вам понять всю сложность функционирования памяти.

Очень важно понимать, что, поскольку в систему запоминания и извлечения информации включены одни и те же структуры, многие воспоминания могут перемешиваться и перезаписываться. Часть из них может быть попросту ненастоящей. В пользу этого говорят данные, полученные в исследованиях психологов и физиологов.

Когнитивный психолог Элизабет Лофтус изучала, как под воздействием времени и различных событий могут изменяться воспоминания людей. Ее интересовало, насколько точны показания людей, ставших свидетелями ДТП или какого-то преступления. Она показывала испытуемым небольшие видеофрагменты с запечатленными на них моментами дорожно-транспортных происшествий. Затем Лофтус разделяла участников исследования на условные группы, каждой из которых формулировала один и тот же вопрос по-разному. Результаты оказались ошеломляющими.

Формулировка вопроса «Видели ли вы, как разбилась фара?» влекла за собой больше ложных свидетельств о разбитой фаре, чем варианты с наводящими вопросами. Исследовательница пришла к выводу, что формулировка вопроса может серьезно исказить или трансформировать память свидетеля.

Позднее выяснилось, что возможна не только трансформация воспоминаний, но и их имплантация в психику. Исследователи отбирали испытуемых, а затем просили их родственников рассказать о некотором событии из детства самих испытуемых. Причем в действительности такого события не было. Например, родственники рассказывали испытуемому, что он в возрасте пяти лет потерялся в торговом центре.

Около 25 % испытуемых в конечном итоге начинали верить в правдивость этих событий. Более того, они потом дополняли всевозможными деталями. По сути, этим людям внедрили воспоминания, которых не было. А теперь задумайтесь: как много вы на самом деле помните из детства?

Нейрофизиологи давно догадывались, что долговременная память как-то связана с нашими генами и определенными белками.

Константин Анохин с коллегами обучал цыплят не клевать бусинки, покрытые горьким веществом. Сначала цыплята клевали их, думая, что они съедобные, но через какое-то время они обучились этого не делать. Цыплята хорошо запомнили цвет и форму этих бусинок и отличали их от других. Далее обученных цыплят разделили на две группы. Цыплятам обеих групп ввели вещества, которые блокировали синтез новых белков в мозге. Только при этом первой группе животных во время ввода веществ предъявляли те самые бусины и они их избегали. (Исследователи заставили цыплят как бы обратиться к воспоминаниям о них.) А второй группе цыплят бусины не показывали.

Так вот, через сутки цыплята из второй группы не клевали бусины. А из первой – забыли, что они несъедобные, и снова клевали их, будто видели в первый раз. Это позволило исследователям сделать вывод, что на молекулярном уровне в клетках происходят очень схожие процессы как при записи новой информации, так и при извлечении ее из памяти.