Последние исследования, как работает человеческая память
Обновлено: 02.07.2024
В результате открытия, которое однажды может принести пользу людям, страдающим черепно-мозговой травмой, болезнью Альцгеймера и шизофренией, исследователи Юго-Западного университета штата Юта определили характеристики более 100 нейронов, чувствительных к памяти, которые играют центральную роль в воспроизведении воспоминаний. мозг.
Брэдли Лега, доктор медицинских наук, адъюнкт-профессор нейрохирургии, неврологии и психиатрии, сказал, что его результаты, опубликованные в журнале NeuroImage, могут указывать на новые методы глубокой стимуляции мозга при других заболеваниях головного мозга и травмы.
"Это проливает важный свет на вопрос: "Как узнать, что вы помните что-то из прошлого, а не что-то новое, что вы пытаетесь вспомнить?" – сказал доктор Лега, член Питера О'Доннелла. Младший Институт мозга.
Наиболее важным открытием было то, что возбуждение происходит в разное время по сравнению с другой активностью мозга, когда извлекаются воспоминания. Эта небольшая разница во времени, называемая «фазовым смещением», ранее не наблюдалась у людей. Вместе эти результаты объясняют, как мозг может «повторно переживать» событие, а также отслеживать, является ли память чем-то новым или чем-то ранее закодированным.
"Это одно из самых четких на сегодняшний день доказательств, показывающих, как работает человеческий мозг с точки зрения запоминания старых воспоминаний и формирования новых воспоминаний", – сказал д-р Лега.
В его исследовании было выявлено 103 чувствительных к памяти нейрона в гиппокампе и энторинальной коре головного мозга, уровень активности которых увеличивается при успешном кодировании памяти. Та же модель активности возвращалась, когда пациенты пытались вспомнить те же самые воспоминания, особенно очень подробные воспоминания.
Эта активность в гиппокампе может иметь отношение к шизофрении, поскольку дисфункция гиппокампа лежит в основе неспособности больных шизофренией различать воспоминания и галлюцинации или бред. Нейроны, идентифицированные доктором Легой, являются важной частью головоломки, почему это происходит, говорит Кэрол Тамминга, доктор медицинских наук, профессор и заведующий кафедрой психиатрии, а также национальный эксперт по шизофрении.
«Галлюцинации и бред у людей с психотическим заболеванием — это настоящие воспоминания, обработанные нейронными системами памяти, как «нормальные» воспоминания, даже если они искажены. Было бы важно понять, как использовать этот механизм «фазового смещения» для изменить эти искаженные воспоминания", — сказал доктор Тамминга.
Возможность узнать больше о человеческой памяти появилась благодаря операциям, когда электроды, имплантированные в мозг пациентов с эпилепсией для картирования припадков пациентов, также можно было использовать для идентификации нейронов, участвующих в памяти. В этом исследовании 27 пациентов с эпилепсией, которым были имплантированы электроды в больнице UT Southwestern и в больнице Пенсильвании, участвовали в задачах памяти для получения данных для исследования мозга.
Анализ данных не является окончательным доказательством, но придает новую достоверность важной модели памяти под названием "Отдельные фазы при кодировании и извлечении" (SPEAR), которую ученые разработали на основе исследований на грызунах.
"Это так и не было зафиксировано. Одно дело иметь модель, и совсем другое — показать доказательства того, что это то, что происходит с людьми", – сказал доктор Лега.
Модель SPEAR, предсказывающая "фазовое смещение", о котором сообщалось в исследовании, была разработана, чтобы объяснить, как мозг может отслеживать новые и старые события при извлечении памяти. Ранее единственным доказательством в поддержку SPEAR были модели грызунов.
Это исследование было поддержано грантами Национального института здравоохранения R01NS125250 и R01NS106611.
Воспоминания хранятся в области мозга, называемой гиппокампом, которая показана красным цветом на этой компьютерной иллюстрации. Photo Researchers, Inc.
Сидя солнечным утром в уличном кафе в Монреале, Карим Надер вспоминает день, когда восемь лет назад два самолета врезались в башни-близнецы Всемирного торгового центра. Он закуривает сигарету и машет руками в воздухе, чтобы зарисовать сцену.
Во время нападения Надер был научным сотрудником Нью-Йоркского университета. Собираясь на работу, он включил радио и услышал, как утренние шутки диск-жокеев переходят в панику, рассказывая о событиях, разворачивающихся в Нижнем Манхэттене. Надер побежал на крышу своего многоквартирного дома, откуда открывался вид на башни менее чем в двух милях от него. Он стоял там, ошеломленный, пока они горели и падали, думая про себя: «Ни за что, чувак. Это не тот фильм».
В последующие дни, вспоминает Надер, он проходил через станции метро, где стены были покрыты записками и фотографиями, оставленными людьми, отчаянно ищущими пропавших близких. «Это было похоже на то, как если бы вы шли вверх по течению реки печали», — говорит он.
Как и у миллионов людей, у Надера яркие и эмоциональные воспоминания о терактах 11 сентября 2001 года и их последствиях. Но как специалист по памяти и, в частности, по податливости памяти, он знает лучше, чем полностью доверять своим воспоминаниям.
У большинства людей есть так называемые вспышки воспоминаний о том, где они были и что делали, когда произошло что-то важное: убийство президента Джона Ф. Кеннеди, скажем, или взрыв космического корабля "Челленджер". (К сожалению, ошеломляюще ужасные новости, кажется, появляются неожиданно чаще, чем ошеломляюще хорошие новости.) Но какими бы ясными и подробными ни казались эти воспоминания, психологи находят их на удивление неточными.
Надер, который в настоящее время работает нейробиологом в Университете Макгилла в Монреале, говорит, что память о теракте во Всемирном торговом центре сыграла с ним злую шутку. Он вспомнил, как 11 сентября видел по телевидению кадры, на которых первый самолет врезался в северную башню Всемирного торгового центра. Но он был удивлен, узнав, что такие кадры впервые вышли в эфир на следующий день. Очевидно, он был не одинок: исследование 569 студентов колледжей, проведенное в 2003 году, показало, что 73 % разделяют это заблуждение.
Надер считает, что у него может быть объяснение таким причудам памяти. Его идеи нетрадиционны для нейронауки, и они заставили исследователей пересмотреть некоторые из их самых основных предположений о том, как работает память. Короче говоря, Надер считает, что сам акт воспоминания может изменить наши воспоминания.
Большая часть его исследований посвящена крысам, но он говорит, что те же основные принципы применимы и к человеческой памяти. На самом деле, говорит он, человеку или любому другому животному может оказаться невозможным вызвать воспоминание в уме, не изменив его каким-либо образом. Надер считает, что некоторые типы памяти, такие как память вспышек, более подвержены изменениям, чем другие. По его словам, воспоминания, связанные с такими важными событиями, как 11 сентября, могут быть особенно уязвимыми, потому что мы склонны прокручивать их снова и снова в уме и в разговорах с другими, и каждое повторение может изменить их.
Тех из нас, кто дорожит своими воспоминаниями и любит думать, что они являются точным свидетельством нашей истории, мысль о том, что память в основе своей податлива, не может не беспокоить. Не все исследователи считают, что Надер доказал, что сам процесс запоминания может изменять воспоминания. Но если он прав, это может быть не так уж и плохо. Возможно, даже удастся найти хорошее применение этому явлению, чтобы уменьшить страдания людей с посттравматическим стрессовым расстройством, которые страдают от повторяющихся воспоминаний о событиях, которые они хотели бы оставить в прошлом.
Надер родился в Каире, Египет. Его коптская христианская семья столкнулась с преследованиями со стороны арабских националистов и бежала в Канаду в 1970 году, когда ему было 4 года. Многие родственники также совершили поездку, так много, что девушка Надера дразнит его «саундтреком тысячи поцелуев» на больших семейных собраниях, когда люди обмениваются обычными приветствиями.
Он учился в колледже и аспирантуре Университета Торонто, а в 1996 году присоединился к лаборатории Нью-Йоркского университета под руководством Джозефа Леду, выдающегося нейробиолога, изучающего влияние эмоций на память. «Одна из вещей, которые меня действительно соблазнили в науке, это то, что это система, которую вы можете использовать для проверки своих собственных идей о том, как все работает», — говорит Надер. Даже самые заветные идеи в данной области вызывают сомнения.
Ученым давно известно, что для записи воспоминаний необходимо настроить связи между нейронами. Каждое воспоминание настраивает какое-то крошечное подмножество нейронов в мозгу (всего в человеческом мозгу 100 миллиардов нейронов), меняя способ их общения. Нейроны посылают сообщения друг другу через узкие промежутки, называемые синапсами. Синапс похож на оживленный порт, полный механизмов для отправки и получения груза — нейротрансмиттеров, специальных химических веществ, которые передают сигналы между нейронами. Весь транспортный механизм построен из белков, основных строительных блоков клеток.
Один из ученых, который сделал больше всего для понимания того, как работает память в микроскопическом масштабе, — Эрик Кандел, нейробиолог из Колумбийского университета в Нью-Йорке. За пять десятилетий исследований Кандел показал, как кратковременные воспоминания — те, что длятся несколько минут, — связаны с относительно быстрыми и простыми химическими изменениями в синапсе, которые делают его работу более эффективной. Кандел, получивший долю Нобелевской премии по физиологии и медицине 2000 года, обнаружил, что для создания памяти, которая длится часы, дни или годы, нейроны должны производить новые белки и как бы расширять доки, чтобы обеспечить движение нейротрансмиттеров. более эффективно. Долгосрочные воспоминания должны быть буквально встроены в синапсы мозга. Кандел и другие нейробиологи обычно полагали, что после того, как воспоминание сконструировано, оно становится стабильным и не может быть легко отменено. Или, как они говорят, память «консолидируется».
Согласно этой точке зрения, система памяти мозга работает как ручка и блокнот. На короткое время, прежде чем чернила высохнут, можно размазать написанное. Но после консолидации памяти она мало меняется. Конечно, с годами воспоминания могут тускнеть, как старое письмо (или даже сгорать при болезни Альцгеймера), но в обычных обстоятельствах содержание воспоминаний остается неизменным, независимо от того, сколько раз его доставали и читали. Надер бы оспорил эту идею.
Определяющим моментом в его ранней карьере стало то, что Надер посетил лекцию, которую Кандел читал в Нью-Йоркском университете, о том, как записываются воспоминания. Надеру стало интересно, что происходит, когда воспоминание вызывается. Работа с грызунами, начатая еще в 1960-х годах, не согласовывалась с теорией консолидации. Исследователи обнаружили, что память может быть ослаблена, если давать животному электрический ток или лекарство, влияющее на определенный нейротрансмиттер, сразу после того, как они побудили животное вспомнить память. Это говорит о том, что воспоминания уязвимы для разрушения даже после того, как они были объединены.
Если подумать об этом с другой стороны, в работе предполагалось, что хранение старых воспоминаний для долговременного хранения после того, как они были вызваны, удивительно похоже на их создание в первый раз. Как создание новой памяти, так и избавление от старой, по-видимому, связано с созданием белков в синапсе. Исследователи назвали этот процесс «реконсолидацией». Но другим, в том числе некоторым известным экспертам по памяти, не удалось воспроизвести эти результаты в собственных лабораториях, поэтому эта идея не была реализована.
Надер решил пересмотреть концепцию, проведя эксперимент. Зимой 1999 года он научил четырех крыс, что пронзительный звуковой сигнал предшествует легкому удару электрическим током. Это было легко — грызуны усваивают такие пары после того, как столкнулись с ними всего один раз. После этого крыса замирает на месте, когда слышит сигнал. Затем Надер подождал 24 часа, воспроизвел тон, чтобы реактивировать память, и ввел в мозг крысы лекарство, которое не дает нейронам производить новые белки.
Если воспоминания объединяются только один раз, когда они впервые создаются, рассуждал он, препарат не повлияет на память крысы о звуке или на то, как она будет реагировать на звук в будущем. Но если воспоминания должны хотя бы частично восстанавливаться каждый раз, когда они вызываются — вплоть до синтеза свежих нейронных белков, — крысы, которым вводили препарат, могли бы позже реагировать так, как будто они никогда не научились бояться тона и будут его игнорировать. Если это так, то исследование противоречило бы стандартной концепции памяти. Он признает, что это был долгий путь.
"Не тратьте время зря, это никогда не сработает", — сказал ему Леду.
Когда позже Нейдер протестировал крыс, они не замерли, услышав тон: они как будто совсем забыли об этом. Надер, который выглядит немного дьявольски в своей серьге и заостренных бакенбардах, все еще испытывает головокружение, рассказывая об эксперименте. С широко распахнутыми от волнения глазами он хлопает по столу в кафе. «Это безумие, да? Я зашел в офис Джо и сказал: «Я знаю, что там всего четыре животных, но это очень обнадеживает!»
После первоначальных выводов Надера некоторые нейробиологи высмеивали его работу в журнальных статьях и холодно относились к нему на научных встречах. Но данные вызвали более гармоничный отклик у некоторых психологов. В конце концов, их эксперименты уже давно предполагали, что память может быть легко искажена, и люди этого не осознают.
В ходе классического исследования 1978 года под руководством Элизабет Лофтус, психолога из Вашингтонского университета, исследователи показали студентам колледжа серию цветных фотографий, изображающих аварию, в которой красный автомобиль Datsun сбивает пешехода на пешеходном переходе. Студенты ответили на различные вопросы, некоторые из которых были намеренно введены в заблуждение. Например, несмотря на то, что на фотографиях был изображен Datsun на знаке «стоп», исследователи спросили некоторых студентов: «Проезжала ли другая машина мимо красного Datsun, когда он остановился у знака «уступи дорогу»?»
Позже исследователи спросили всех студентов, что они видели — знак «стоп» или «уступи дорогу»? Учащиеся, которым задали вводящий в заблуждение вопрос, с большей вероятностью дали неверный ответ, чем другие учащиеся.
По мнению Надера и его коллег, эксперимент подтверждает идею о том, что воспоминание переформируется в процессе его вызова. «С нашей точки зрения, это очень похоже на реконсолидацию памяти, — говорит Оливер Хардт, научный сотрудник лаборатории Надера.
Хардт и Надер говорят, что нечто подобное может произойти и с воспоминаниями о вспышках. Люди, как правило, хорошо помнят основные факты важного события — например, то, что во время терактов 11 сентября было захвачено в общей сложности четыре самолета, — но часто неправильно помнят личные подробности, например, где они были и что делали в то время. . Хардт говорит, что это может быть связано с тем, что это два разных типа воспоминаний, которые реактивируются в разных ситуациях.Телевидение и другие средства массовой информации подкрепляют основные факты. Но при воспроизведении этого опыта другим людям могут возникнуть искажения. «Когда вы пересказываете это, память становится пластичной, и все, что присутствует вокруг вас в окружающей среде, может мешать первоначальному содержанию памяти», — говорит Хардт. Например, в дни после 11 сентября люди, вероятно, неоднократно пересказывали свои личные истории («где вы были, когда узнали новости?») в разговорах с друзьями и семьей, возможно, позволяя деталям историй других людей смешиваться со своими собственными. .
Со времени первоначального эксперимента Надера десятки исследований с крысами, червями, цыплятами, медоносными пчелами и студентами колледжей показали, что даже давние воспоминания могут быть нарушены при воспроизведении. Цель Надера – связать исследования на животных и полученные в результате данные о суетливых молекулярных механизмах синапсов с повседневным человеческим опытом запоминания.
Некоторые эксперты считают, что он забегает вперед, особенно когда связывает человеческую память с данными, полученными на крысах и других животных. «Он немного преувеличивает», – говорит Кандел.
Дэниел Шактер, психолог из Гарвардского университета, изучающий память, согласен с Надером в том, что искажения могут возникать, когда люди реактивируют воспоминания. Вопрос в том, является ли реконсолидация, которую, по его мнению, убедительно продемонстрировал Надер в экспериментах на крысах, является причиной искажений. «Прямых доказательств того, что эти две вещи связаны, пока нет», — говорит Шактер. «Это интригующая возможность, за которой людям теперь придется следить».
В нескольких милях от его офиса в Монреале, в Институте Университета психического здоровья Дугласа, проводится проверка теории Надера о реконсолидации памяти в реальных условиях. Ален Брюне, психолог, проводит клиническое исследование с участием людей с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). Есть надежда, что опекуны смогут ослабить цепляющие воспоминания, преследующие пациентов днем и вторгающиеся в их сны ночью.
Брюнет знает, насколько сильными могут быть травмирующие воспоминания. В 1989 году, когда он учился на степень магистра психологии в Монреальском университете, мужчина, вооруженный полуавтоматической винтовкой, вошел в инженерный класс кампуса, отделил мужчин от женщин и застрелил женщин. Боевик продолжил бойню в других классах и коридорах Политехнической школы университета, застрелив 27 человек и убив 14 женщин, прежде чем покончить с собой. Это была самая массовая стрельба в Канаде.
Брюнет, находившийся в тот день на другом конце кампуса, говорит: "Для меня это был очень важный опыт". Он говорит, что был удивлен, обнаружив, как мало в то время было известно о психологическом воздействии таких событий и о том, как помочь людям, пережившим их. Он решил изучить травматический стресс и способы его лечения.
Даже сейчас, по словам Брюне, лекарства и психотерапия, обычно используемые для лечения посттравматического стрессового расстройства, не приносят длительного облегчения многим пациентам. "Еще есть много возможностей для поиска более эффективных методов лечения", – говорит он.
В первом исследовании Брюне пациенты с посттравматическим стрессовым расстройством принимали лекарство, предназначенное для предотвращения реконсолидации пугающих воспоминаний. Препарат пропранолол уже давно используется для лечения высокого кровяного давления, и некоторые артисты принимают его для борьбы со страхом сцены. Препарат ингибирует нейротрансмиттер, называемый норэпинефрином. Одним из возможных побочных эффектов препарата является потеря памяти. (В исследовании, похожем на исходный эксперимент Надера с крысами, исследователи из лаборатории Леду обнаружили, что препарат может ослабить страшные воспоминания о высоком тоне.)
Каждый из пациентов, участвовавших в исследовании Брюне, опубликованном в 2008 году, примерно десять лет назад пережил травмирующее событие, например автомобильную аварию, нападение или сексуальное насилие. Они начали сеанс терапии, сидя в одиночестве в неприметной комнате с потертым креслом и телевизором. Девять пациентов приняли таблетку пропранолола и в течение часа читали или смотрели телевизор, пока препарат не подействовал. Десять человек получили таблетку плацебо.
Брюне вошел в комнату и поговорил с пациентом, прежде чем сказать пациенту, что у него есть просьба: он хотел, чтобы пациент прочитал сценарий, основанный на предыдущих интервью с человеком, описывающий его или ее травматический опыт. Пациенты, все добровольцы, знали, что чтение будет частью эксперимента. "С некоторыми все в порядке, некоторые начинают плакать, некоторым нужно сделать перерыв", – говорит Брюнет.
Неделю спустя пациенты с посттравматическим стрессовым расстройством слушали сценарий, на этот раз не принимая ни лекарства, ни плацебо. По сравнению с пациентами, принимавшими плацебо, те, кто принимал пропранолол неделей ранее, теперь были спокойнее; у них был меньший скачок частоты сердечных сокращений, и они меньше потели.
Брюнет только что завершил более крупное исследование, в котором приняли участие около 70 пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством.Те, кто принимал пропранолол один раз в неделю в течение шести недель, читая сценарий своего травматического события, показали в среднем 50-процентное снижение стандартных симптомов посттравматического стрессового расстройства. У них было меньше ночных кошмаров и воспоминаний в повседневной жизни спустя долгое время после того, как действие препарата прошло. Лечение не стерло память пациентов о том, что с ними произошло; скорее, это, кажется, изменило качество той памяти. «Неделю за неделей эмоциональный тон памяти кажется все слабее», — говорит Брюне. «Они начинают меньше заботиться об этой памяти».
Надер говорит, что травматические воспоминания пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством могут храниться в мозгу примерно так же, как память о тоне, предсказывающем шок, хранится в мозгу крысы. В обоих случаях вызов памяти открывает ее для манипуляций. Надер говорит, что его воодушевила работа с пациентами с посттравматическим стрессовым расстройством. "Если есть шанс помочь людям, мы должны попробовать", – говорит он.
Среди многих вопросов, которые сейчас задает Надер, заключается в том, все ли воспоминания становятся уязвимыми при вызове, или только определенные воспоминания при определенных обстоятельствах.
Конечно, есть еще более важный вопрос: почему воспоминания так ненадежны? В конце концов, если бы они были менее подвержены изменениям, мы бы не страдали от смущения из-за неправильного запоминания деталей важного разговора или первого свидания.
Опять же, редактирование может быть еще одним способом учиться на собственном опыте. Если бы приятные воспоминания о ранней любви не были смягчены знанием катастрофического разрыва или если бы воспоминания о трудных временах не были компенсированы знанием того, что в конце концов все наладилось, мы могли бы не пожинать плоды этих с трудом заработанных жизненные уроки. Возможно, будет лучше, если мы сможем переписывать наши воспоминания каждый раз, когда вспоминаем их. Надер предполагает, что реконсолидация может быть механизмом мозга для переделки старых воспоминаний в свете всего, что произошло с тех пор. Другими словами, это может быть тем, что удерживает нас от жизни в прошлом.
Грег Миллер пишет о биологии, поведении и неврологии для журнала Science. Он живет в Сан-Франциско. Жиль Мингассон – фотограф из Лос-Анджелеса.
Исследование, финансируемое NIH, идентифицирует клетки мозга, которые формируют границы между отдельными событиями.
Исследователи зафиксировали мозговую активность участников во время просмотра видео и заметили две отдельные группы клеток, которые реагировали на разные типы границ повышением активности. Лаборатория Рутисхаузера, Медицинский центр Cedars-Sinai
Исследователи выявили в нашем мозгу два типа клеток, которые участвуют в организации дискретных воспоминаний в зависимости от того, когда они произошли. Это открытие улучшает наше понимание того, как человеческий мозг формирует воспоминания, и может иметь значение при нарушениях памяти, таких как болезнь Альцгеймера. Исследование было проведено при поддержке Инициативы Национального института здравоохранения по исследованиям мозга посредством продвижения инновационных нейротехнологий (BRAIN) и опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
"Эта работа кардинально меняет то, как исследователи изучают способ мышления человеческого мозга", – сказал Джим Гнадт, доктор философии, программный директор Национального института неврологических расстройств и инсульта и Инициативы NIH BRAIN. «Это привносит в нейронауку человека подход, который ранее использовался для нечеловеческих приматов и грызунов, путем записи непосредственно с нейронов, которые генерируют мысли».
Это исследование, проведенное под руководством Уэли Рутисхаузера, доктора философии, профессора нейрохирургии, неврологии и биомедицинских наук в медицинском центре Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе, началось с обманчиво простого вопроса: как наш мозг формирует и организует воспоминания? Мы проживаем нашу бодрствующую жизнь как один непрерывный опыт, но, основываясь на исследованиях человеческого поведения, считается, что мы храним эти жизненные события как отдельные, отдельные моменты. Что отмечает начало и конец воспоминаний? Эта теория называется «сегментацией событий», и мы относительно мало знаем о том, как этот процесс работает в человеческом мозгу.
Чтобы изучить этот вопрос, Рутисхаузер и его коллеги работали с 20 пациентами, которым проводили внутричерепную регистрацию мозговой активности, чтобы определить направление операции по лечению резистентной к лекарствам эпилепсии. Они изучали, как на мозговую активность пациентов влияли видеоклипы, содержащие различные типы «когнитивных границ» — переходы, которые, как считается, вызывают изменения в том, как хранится память, и которые отмечают начало и конец «файлов» памяти в мозгу. .
Первый тип, называемый "мягкой границей", представляет собой видео, содержащее сцену, которая затем переходит к другой сцене, продолжающей ту же историю. Например, бейсбольный матч, показывающий подачу, брошен, и когда отбивающий ударяет по мячу, камера переключается на кадр полевого игрока, играющего.Напротив, "жесткая граница" — это переход к совершенно другой истории. Представьте, что за отбитым мячом сразу следует переход к рекламе.
Дже Чжэн, доктор философии, научный сотрудник Детской больницы Бостона и первый автор исследования, объяснил ключевую разницу между двумя границами.
"Это новая сцена в той же истории или мы смотрим совершенно другую историю? То, насколько повествование меняется от одного клипа к другому, определяет тип когнитивной границы», — сказал Чжэн.
Исследователи зафиксировали мозговую активность участников во время просмотра видео и заметили две отдельные группы клеток, которые реагировали на разные типы границ, повышая свою активность. Одна группа, называемая «граничными клетками», стала более активной в ответ на мягкую или жесткую границу. Вторая группа, называемая «ячейками событий», реагировала только на жесткие границы. Это привело к теории о том, что создание новой памяти происходит, когда есть пик активности как пограничных, так и событийных клеток, что происходит только после жесткой границы.
Одной из аналогий того, как воспоминания могут храниться в мозгу и как к ним обращаться, является то, как фотографии хранятся на вашем телефоне или компьютере. Часто фотографии автоматически группируются в события в зависимости от того, когда и где они были сделаны, а затем отображаются для вас как ключевая фотография этого события. Когда вы коснетесь или нажмете на эту фотографию, вы сможете перейти к этому конкретному событию.
"Реагирование на границы можно рассматривать как создание нового фотособытия, – – сказал д-р Рутисхаузер. – «По мере того, как вы создаете память, к этому событию добавляются новые фотографии. Когда возникает жесткая граница, это событие закрывается и начинается новое. Мягкие границы можно представить для представления новых изображений, созданных в рамках одного события».
Затем исследователи рассмотрели восстановление памяти и то, как этот процесс связан с активацией пограничных и событийных клеток. Они предположили, что мозг использует граничные пики в качестве маркеров для «беглого просмотра» прошлых воспоминаний, во многом так же, как ключевые фотографии используются для идентификации событий. Когда мозг находит знакомый паттерн срабатывания, он «открывает» это событие.
Использовались два разных теста памяти, предназначенные для изучения этой теории. В первом участникам показывали серию неподвижных изображений и спрашивали, были ли они кадрами из только что просмотренных видеоклипов. Участники исследования с большей вероятностью запомнили изображения, которые произошли вскоре после жесткой или мягкой границы, когда создавались новые «фотографии» или «события».
Во втором тесте участникам показывали пары изображений, взятых из только что просмотренных видеоклипов. Затем участников спросили, какое из двух изображений появилось первым. Оказалось, что им было гораздо труднее выбрать правильное изображение, если они находились по разные стороны жесткой границы, возможно, потому, что они были помещены в разные «события».
Эти результаты дают представление о том, как человеческий мозг создает, хранит и получает доступ к воспоминаниям. Поскольку сегментация событий — это процесс, на который можно повлиять у людей с нарушениями памяти, эти выводы можно использовать для разработки новых методов лечения.
В будущем д-р Рутисхаузер и его команда планируют изучить два возможных пути разработки методов лечения, основанных на этих результатах. Во-первых, нейроны, которые используют химический дофамин, который наиболее известен своей ролью в механизмах вознаграждения, могут активироваться пограничными и событийными клетками, что предполагает возможную мишень для усиления формирования воспоминаний.
Во-вторых, один из нормальных внутренних ритмов мозга, известный как тета-ритм, связан с обучением и памятью. Если событийные ячейки срабатывали в соответствии с этим ритмом, участникам было легче запомнить порядок изображений, которые им показывали. Поскольку глубокая стимуляция мозга может влиять на тета-ритмы, это может быть еще одним способом лечения пациентов с определенными нарушениями памяти.
Этот проект стал возможен благодаря межучрежденческому консорциуму в рамках программы исследований человека в рамках Инициативы NIH BRAIN. Учреждениями, участвовавшими в этом исследовании, были Медицинский центр Cedars-Sinai, Детская больница Бостона (сайт PI Gabriel Kreiman, Ph.D.) и Западная больница Торонто (сайт PI Taufik Valiante, MD, Ph.D.). Исследование финансировалось Инициативой NIH BRAIN (NS103792, NS117839), Национальным научным фондом и Brain Canada.
Инициатива BRAIN® – зарегистрированная торговая марка Министерства здравоохранения и социальных служб США.
Инициатива NIH BRAIN управляется 10 институтами, чьи миссии и текущий портфель исследований дополняют цели Инициативы BRAIN®: Национальный центр комплементарного и интегративного здоровья, Национальный институт глаз, Национальный институт старения, Национальный институт злоупотребления алкоголем и Алкоголизм, Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии, Юнис Кеннеди Шрайвер, Национальный институт детского здоровья и развития человека, Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками, Национальный институт глухоты и других коммуникативных расстройств, Национальный институт психического здоровья, и Национальный институт неврологических расстройств и инсульта.
NIH… Превращая открытия в здоровье ®
Статья
Чжэн Дж. и соавт. Нейроны обнаруживают когнитивные границы для структурирования эпизодических воспоминаний у людей. Nature Neuroscience. 7 марта 2022 г. DOI: 10.1038/s41593-022-01020-w
Области человеческого мозга, отвечающие за содержание рабочей памяти, также используются для оценки качества или неопределенности воспоминаний. Обнаружила группа ученых, выяснив, как эти нейронные реакции позволяют нам действовать и принимать решения, основываясь на том, насколько мы уверены. о наших воспоминаниях.
-->
Новое исследование показывает, насколько мы доверяем нашей памяти при принятии решений
Области человеческого мозга, отвечающие за содержимое рабочей памяти, также используются для оценки качества или неопределенности воспоминаний, как обнаружила группа ученых. Его исследование показывает, как эти нейронные реакции позволяют нам действовать и принимать решения в зависимости от того, насколько мы уверены в своих воспоминаниях.
"Доступ к неопределенности в нашей рабочей памяти позволяет нам определить, насколько "доверять" нашей памяти при принятии решений", – объясняет Синь-Хун Ли, научный сотрудник факультета психологии Нью-Йоркского университета и Центра нейронных наук. и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Neuron. «Наше исследование впервые показало, что нейронные популяции, которые кодируют содержимое рабочей памяти, также представляют неопределенность памяти».
Рабочая память, которая позволяет нам сохранять информацию в уме, – это важная когнитивная система, которая задействована практически во всех аспектах человеческого поведения, в частности в принятии решений и обучении.
Например, при чтении рабочая память позволяет нам сохранять содержание, которое мы только что прочитали несколько секунд назад, в то время как наши глаза продолжают просматривать новые предложения. Точно так же при совершении покупок в Интернете мы можем сравнивать «мысленно» товар, который находится перед нами на экране, с предыдущими товарами, которые мы уже просмотрели и все еще помним.
"Для мозга крайне важно не только помнить вещи, но и оценивать, насколько хороша память: насколько мы уверены в том, что конкретное воспоминание является точным?" объясняет Ли. "Если мы чувствуем, что наша память на ранее просмотренный онлайн-элемент плохая или неопределенная, мы прокручиваем назад и снова проверяем этот элемент, чтобы обеспечить точное сравнение".
Хотя исследования человеческого поведения показали, что люди способны оценивать качество своей памяти, менее ясно, как мозг достигает этого.
В частности, ранее было неизвестно, регистрируют ли области мозга, которые содержат запоминаемый элемент, качество этой памяти.
Чтобы выяснить это, исследователи провели пару экспериментов, чтобы лучше понять, как мозг хранит информацию из оперативной памяти и как одновременно мозг представляет неопределенность — или насколько хороша память — запоминаемых элементов.
В первом эксперименте участники выполняли задачу пространственной визуальной рабочей памяти, в то время как сканер функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) регистрировал активность их мозга. Для каждого задания или испытания участник должен был запомнить местоположение цели — белой точки, ненадолго отображаемой на экране компьютера — представленной в случайном месте на экране, а затем сообщить о запомненном местоположении посредством движения глаз, глядя в направлении. запомненного целевого местоположения.
Здесь сигналы фМРТ позволили исследователям расшифровать местоположение мишени памяти — то, что испытуемых просили запомнить — в каждом испытании. Анализируя сигналы мозга, соответствующие времени, в течение которого участники сохраняли свою память, они могли определить местоположение цели, которую испытуемых просили запомнить. Кроме того, с помощью этого метода ученые смогли точно предсказать ошибки памяти, допущенные участниками; расшифровывая их мозговые сигналы, команда могла определить, что помнили испытуемые, и, следовательно, выявить ошибки в их воспоминаниях.
Во втором эксперименте участники сообщали не только о том, какое место они запомнили, но и о том, насколько неуверенно они себя чувствовали в памяти в каждом испытании. Полученные сигналы фМРТ, записанные из тех же областей мозга, позволили ученым расшифровать неуверенность, о которой сообщили участники в отношении их памяти.
В совокупности результаты дали первые доказательства того, что человеческий мозг регистрирует как содержание, так и неточность рабочей памяти в одних и тех же областях коры.
"Знание о ненадежности памяти также побуждает людей искать больше информации, когда мы не уверены в собственной памяти", — говорит Ли, отмечая полезность результатов.
В числе других исследователей исследования были Вей Цзи Ма и Клейтон Кертис, профессора факультета психологии Нью-Йоркского университета; Томас Спрэг, постдокторант Нью-Йоркского университета во время исследования, а ныне доцент Калифорнийского университета в Санта-Барбаре; и Аспен Ю, студентка докторантуры Нью-Йоркского университета на момент исследования, а сейчас постдокторант Калифорнийского университета в Беркли.
Исследование проводилось при поддержке грантов Национального института глаза (NEI) (R01 EY-016407, R01 EY-027925, F32 EY-028438) и Программы обучения нейробиологии NEI (T32-EY007136).
Читайте также: