Как мозг уточняет собственную память
Память хранится в нейронных сетях, и особую роль тут играют так называемые энграммные нейроны. Под энграммой понимают след, оставленный раздражителем; если говорить о нейронах, то повторяющиеся сигналы — звук, запах, некая обстановка и т. д. — должны провоцировать в них некие физические и биохимические изменения. Если стимул потом повторится, то «след» активируется, и клетки, в которых он есть, вызовут из памяти всё воспоминание целиком. Иными словами, у нас энграммные («ключевые») нейроны отвечают за доступ к записанной информации, а чтобы сами они заработали, на них должен подействовать ключевой сигнал; очевидно, сами такие клетки должны уметь как-то сохранять в себе информацию о тех или иных стимулах. И вот тут возникает вопрос, какой именно стимул в общем потоке считать значимым, а какой нет.
Авторы недавней статьи в Nature Neuroscience пишут, что закрепление памяти происходит с уменьшением числа энграммных клеток. Событие в памяти обслуживает не один нейрон-энграмма, а несколько, соединённых друг с другом. Когда новая информация только предъявляется к запоминанию, на неё реагирует много клеток, но поскольку любой эпизод происходит во времени, какие-то нейроны срабатывают раньше, какие-то позже, и какие-то из них срабатывают одновременно друг с другом – и все они поначалу будут энграммами. Когда потом этот эпизод вспомнится раз, другой, третий, число энграмм, которые к нему относятся, будет уменьшаться; в итоге останутся те, которые в первый раз активировались более-менее одновременно и при повторном вспоминании только усилили связи друг с другом.
Энграммные изменения исследователи сначала описали в модели с компьютерными нейронами, а потом продемонстрировали и на настоящих нейронах, в экспериментах с мышами. Мышей сажали по очереди в две клетки: в одной клетке с ними ничего не происходило, в другой они получали слабый, но ощутимый удар током по лапам. Стресс заставлял мышей впадать в характерный ступор – они замирали на месте, стараясь не выдать себя. Делали они так поначалу в обеих клетках, будучи не в состоянии отличить опасную клетку от неопасной. Но спустя несколько часов мыши уже вполне понимали разницу между клетками, и в одной они бегали, как ни в чём ни бывало, а в другой продолжали впадать в стрессовый ступор.
Память начинает формироваться в гиппокампе, и пока мыши раз за разом оказывались то в одной, то в другой клетке, за активностью их нейронов в гиппокампе следили, подсчитывая, как меняется число активных нейронов. Кроме того, исследователи использовали методы, позволяющие следить за состоянием одного и того же нейрона, чтобы узнать, сколько раз он активировался за определённое время. Мышиный гиппокамп подтвердил компьютерную модель: по мере того, как мыши начинали различать клетки, уменьшалось количество энграммных нейронов, обслуживающих стрессовую память.
Результаты можно объяснить так, что когда мозг впервые сталкивается с чем-то, что стоит запомнить, он не сразу понимает, сколько нейронов можно на это выделить, и выделяет их с избытком. Получается, что в самом начале к запоминаемому эпизоду относятся какие-то посторонние объекты, посторонние сигналы. Дальше идёт уточнение данных и, соответственно, уменьшение числа нейронов, которые отвечают за ключевые параметры эпизода памяти. (О чём-то подобном мы уже как-то писали, только в отношении двигательной памяти.) В перспективе ещё предстоит понять, как происходит отбрасывание ненужных данных и отключение от конкретной энграммной минисети того или иного нейрона, что при этом происходит с активностью генов, и т. д. И, конечно, подобные исследования должны помочь не только понять, как память работает в норме, но и разобраться, что происходит с ней при разных психоневрологических расстройствах, вроде амнезии или болезни Альцгеймера.
Два года назад мы уже рассказывали, как мозг формирует эпизоды памяти, но тогда речь шла о другом – о том, что жизненный опыт нужно нарезать на серии и обозначить временны́е границы между ними.