Почему перемена мест улучшает память?

Исследователи Седарс-Синайского медицинского центра (США) открыли новый тип клеток мозга: клетки, участвующие в формировании памяти, которые отмечают границу между отдельными событиями, переживаемыми человеком. В честь этого механизма данные нейроны — они возбуждаются, когда происходят новые события — были названы «пограничными клетками». Ранее они никогда не наблюдались, поэтому данное открытие является фундаментальным. Помимо того, что оно прояснило, как головной мозг создает и хранит воспоминания, исследование также помогло прояснить некоторые механизмы развития болезней с нарушениями памяти.

Исследование под эгидой межведомственного консорциума BRAIN  Initiative возглавил доктор философии, профессор факультета вычислительных и нейронных систем отделения биологии и биоинженерии Калифорнийского технологического института, председатель Совета правления Центра неврологии и биомедицины Седарс-Синайского медицинского центра Уэли Рутисхаузер. После докторантуры в Институте исследований мозга им. Макса Планка во Франкфурте, в 2012 году он открыл собственную лабораторию и в дальнейшие годы получил премии «Лидеры следующего поколения» Института наук о мозге Аллена (2014), NIMH Brains (2017) и стал членом Общества исследования нарушений памяти (2018). Рутисхаузер является соредактором учебника «Исследования одиночных нейронов человеческого мозга» (MIT Press), в котором пристально рассматриваются механизмы обучения, запоминания и принятия решений на уровне отдельных нейронов.

Целью доктора Уэли Рутисхаузера было доказать, что память не является непрерывной и формируется отдельными кластерами. Для этого он ввел 19 пациентам-эпилептикам (их заболевание было лекарственно-устойчивым) в гиппокамп электроды и попросил просмотреть различные эпизоды из фильмов. Активность около 7% нейронов достигала пика, когда на экране происходило что-то новое — что, согласно выводу ученых, сигнализировало о необходимости мозга сформировать на когнитивной границе новую память, подобно тому, как на компьютере мы создаем новую папку для файлов. «Это происходит, когда активизировавшиеся клетки переводят мозг в состояние, подходящее для инициации новой памяти. Тогда вы можете поместить туда файлы. И когда появляется другая граница, вы закрываете первую папку и создаете другую».

«Разница между жесткими и мягкими границами заключается в размере отклонения от продолжающегося повествования: это совсем другая история или новая сцена из той же», — объяснил Рутисхаузер. Группа нейронов, названная «событийными клетками», повышала свою активность только в ответ на переход «жесткой» границы.

Также ученые предположили, что мозг использует пограничные клетки в качестве маркеров для беглого просмотра воспоминаний из прошлого. Когда мозг находит знакомый паттерн в текущей жизни, эти маркеры срабатывают и «открывают» данное событие. Для извлечения воспоминаний мозг использует граничные пики как то, что руководитель исследования назвал «якорями для мысленного путешествия во времени». При этом  участники исследования с большей вероятностью запоминали изображения, которые следовали на небольшом отдалении после жесткой или мягкой границы, когда создавалась новая «папка памяти».

Гиппокамп

Гиппокамп и окружающие его области имеют решающее значение для создания новых воспоминаний и сегментации событий. Гиппокамп решает, какие сцены запоминать, а какие нет. Новое исследование (его результаты опубликованы в рецензируемом журнале «Неврология природы») идентифицировало нейроны, которые разделяют опыт на сегменты, а в дальнейшем доктор Рутисхаузер и его команда планируют использовать стимуляцию тета-ритма и химический дофамин, чтобы разработать новые методы лечения таких нарушений памяти, как деменция и болезнь Альцгеймера. Принцип лечения, считает ученый, должен состоять в улучшении сегментации событий. Даже такая простая вещь, как изменение атмосферы, может усилить их границы, говорит ученый: «Эффект контекста на самом деле довольно сильный: если вы будете заниматься в новом месте, где раньше никогда не были, а не на своем диване, где все знакомо, вы создадите гораздо более сильную память о материале».

В исследовательскую группу входили доктора философии Цзе Чжэн, нейробиолог из Бостонской детской больницы Габриэль Крейман, нейрохирург Тофик А. Валианте и д.м.н., директор программы функциональной нейрохирургии в Cedars-Sinai Адам Мамелак. «Считается, что тета-ритмы являются временным клеем для эпизодической памяти, — отметил Чжэн. — Мы думаем, что запуск событийных ячеек синхронно с тета-ритмом создает временные связи между разными типами памяти».


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше