Манипулирование и эксперименты с памятью

Продолжение статьи "Возможно, мозг предназначен для того, чтобы забывать информацию"

Структуры мозга, связанный с функцией памяти. Изображение: solitarywatch.com
Структуры мозга, связанный с функцией памяти. Изображение: solitarywatch.com

Новые нейроны и старые воспоминания

Одним из клеточных процессов, который, по-видимому, вызывает свою собственную форму забывания, является нейрогенез - образование новых нейронов в мозге.

Связь нейрогенеза с запоминанем и забыванием сложна. Исследования проведенные ранее показали, что нейрогенез может быть важным для формирования новых воспоминаний: в тестах на лабораторных животных препараты, которые ингибируют нейрогенез в гиппокампе, могут мешать новому формированию памяти, а препараты, усиливающие нейрогенез, помогают в запоминании новой информации, если они употребляются перед процессом обучения.

Ирина Колин-Джагеман, ученый из  Доминиканского университета, является одним из лидеров лаборатории «Slug Squad», которая обнаружила доказательства того, что активные процессы забывания в мозгу не всегда полностью стирают воспоминания.  Фото: Райан Пагелоу для Доминиканского университета
Ирина Колин-Джагеман, ученый из Доминиканского университета, является одним из лидеров лаборатории «Slug Squad», которая обнаружила доказательства того, что активные процессы забывания в мозгу не всегда полностью стирают воспоминания. Фото: Райан Пагелоу для Доминиканского университета

Пол Франкланд, невролог из Университета Торонто и его коллеги в ходе исследований на мышах обнаружили, что не все эффекты нейрогенеза положительно влияют на память. В своем эксперименте они сначала сформировали у мышей память путем обучения их выполнять какую-либо задачу. Через несколько часов препаратами они подняли уровень нейрогенеза у животных, чтобы проверить, повлияет ли интеграция новых нейронов в гиппокампе на стабильность уже сохраненной памяти. Когда команда Франкланда примерно через месяц провела повторное тестирование мышей, то их действия по выполнению ранее обученным задачам были намного хуже, чем у мышей, у которых не было искусственного повышения нейрогенеза.

Франкленд подозревает, что нейрогенез может усложнить задачу извлечения прежних воспоминаний из гиппокампа. Если добавленная нейронная структура накладывается на схему, в которой хранятся старые воспоминания, то это может повредить старые инграммы или затруднить извлечение старых воспоминаний из более новых. Он привел сравнение с ремонтом электроники: «Если вы начинаете переделывать что-то, - сказал Франкленд, - любая информация, хранящаяся в этой схеме, может быть утрачена».

Часть доказательств, подтверждающих его теорию, взята из последующей работы, опубликованной в начале этого года, которая показала, что негатиивное влияние нейрогенеза гиппокампа сильнее всего сказывается на относительно недавних воспоминаниях, а гораздо более старые воспоминания, похоже, не страдают от этого. Объяснение Франкленда заключается в том, что более старые воспоминания менее чувствительны к этому эффекту из-за того, что мозг постепенно передает важные воспоминания от гиппокампа в кору для длительного хранения. Таким образом, нейрогенез в гиппокампе является более разрушителен для воспоминаний недельной давности, чем для воспоминаний созданных месяцы или годы назад.

Франкленд отметил, что забывание, вызванное ремоделированием схем гиппокампа через нейрогенез, происходит медленнее, чем внутреннее забывание, основанное на дофамине и Rac1, так как для новообразованных нейронов требуется несколько недель для создания новых связей чтобы подключиться к процессам забывания.

Что происходит с забытыми воспоминаниями?

Когда воспоминания забываются каким-либо механизмом, что с ними происходит? Полностью ли они стираются или сохраняются в какой-то форме, недоступной нам?

На фото Роберт Колин-Джагеман. По словам Роберта Калина-Джагемана из Доминиканского университета, в экспериментах, которые проводила команда Slug, «некоторые фрагменты предыдущей памяти сенсибилизации» сохранялись даже после того, как животные забывали то, чему они научились. Фото: Райан Пагелоу для Доминиканского университета
На фото Роберт Колин-Джагеман. По словам Роберта Калина-Джагемана из Доминиканского университета, в экспериментах, которые проводила команда Slug, «некоторые фрагменты предыдущей памяти сенсибилизации» сохранялись даже после того, как животные забывали то, чему они научились. Фото: Райан Пагелоу для Доминиканского университета

На первом этапе своих экспериментов Ирина и Роберт Колин-Джагеманы «сенсибилизировали» морских слизней к электрическим ударам с одной стороны их тела. По сути, они научили морских слизней проявлять большую рефлексивную реакцию на обученной стороне своего тела. Затем они позволили морским слизнякам забыть эту обученную реакцию в течение недельного периода отдыха, чтобы их реакция на удары снова стала симметричной относительно их тела.

Затем исследователи оживили память морских слизней очередной серией воздействия электричеством. На следующий день после этого "напоминания" ученые увидели, что сторона тела слизней, которая ранее была сенсибилизирована, реагировала больше, чем неподготовленная сторона. Это различие показало, что в мозгу животного сохранился некоторый фрагмент памяти. «Животное изменило свое поведение, потому что нервная система кодировала этот предыдущий болезненный опыт», - сказал Роберт Колин-Джагеман. «Это говорит о том, что на тренированной стороне все еще существует фрагмент предыдущей памяти сенсибилизации», - сказал Калин-Джагеман.

"Не забывая, у нас не было бы памяти.", - Оливер Хардт, Университет Макгилла

Джагеман также отметил «что в мозгу, должно быть что-то скрытое», хранящее ассоциации. Даже через неделю, значительную часть однолетнего жизненного цикла морских слизней, их мозг все еще не вернулся к тому состоянию, которое было до того, как слизень приобрел память. «Наши результаты подтверждают идею о том, что это не просто пассивный распад воспоминаний», - сказала Ирина Колин-Джагеман.

Чтобы узнать больше о том, что препятствовало процессу забывания Колин-Джагеманы и их коллеги изучили около 1200 генов, которые предыдущие исследования связывали с хранением памяти морскими слизнями. Они обнаружили, что одиннадцать из этих генов, остаются активны с одной стороны мозга животных, даже после того, как животные, по-видимому, забыли о шоке.

Почему эти 11 генов были активны и какую функцию они выполняют, до сих пор неизвестно. Ученые даже не были до конца уверены, что их деятельность напрямую связана с утратой памяти, однако, вероятно, что эти гены все же были связаны с работой памяти - либо в сохранении какого-то остатка инграммы, либо в ее стирании.

Фотография исследователя, держащего морскую слизь в лаборатории. Изучение морских слизней в лаборатории Колина-Джагемана идентифицирует некоторые из генов, которые, похоже, помогают сохранять фрагменты стертых воспоминаний в нервной системе. Источник фото: Доминиканский университет
Фотография исследователя, держащего морскую слизь в лаборатории. Изучение морских слизней в лаборатории Колина-Джагемана идентифицирует некоторые из генов, которые, похоже, помогают сохранять фрагменты стертых воспоминаний в нервной системе. Источник фото: Доминиканский университет

Еще одно важное замечание состоит в том, что, по словам Колина-Джагемана, они наблюдали рост у морских слизней экспрессии нейрохимического вещества, называемого FMRFamide, соединение, которое работает в морских слизнях аналогично тому как дофамин у млекопитающих. Если это так, возможно, что FMRFamide может выделяться, чтобы разрушить воспоминания в процессе, подобном тому, что Дэвис описывал для дофамина во внутреннем забывании плодовых мух.

Манипулирование памятью

Очень интересно, что забывание представляет собой биологический процесс, такой как переваривание или выделение, потому что это означает, что он может, по крайней мере теоретически, усиливаться или ослабляться. Колин-Джагеман с осторожностью предположил, что если это найдет подтверждение в работе человеческого мозга, то в будущем ученые смогут помочь людям легче забыть плохие воспоминания и дольше помнить хорошие.

Манипулирование процессом забывания может в конечном итоге найти применение в лечении нейродегенеративных состояний, таких как болезнь Альцгеймера, и других видов когнитивных процессов, которые вызывают очень быстрое забывание среди пожилых людей. Это также может быть полезно для облегчения посттравматических стрессовых расстройств, при которых пациенты зацикливаются на определенных мыслях. «Представьте себе, что если вы знаете то, как мозг забывает, то, возможно, вы можете ослабить эти негативные воспоминания», - сказал Франкленд. Он отметил, что контролируемое забывание может также помочь с лечением различных зависимостей.

Если Вам понравилось, то поставьте лайк и подпишитесь на канал НАУЧПОП . Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!