Ученые из медицинского центра Университета Рочестерапровели исследование, в котором с помощью МР-сканирования определяли активность зон мозга, отвечающих за индивидуальные различия наших эпизодических воспоминаний. Им удалось обнаружить ряд областей, играющих ключевую роль в формировании нашей индивидуальной и неповторимой эпизодической памяти, чему посвящена статья в журнале Nature Communications.
Credit: public domain
Что из себя представляет наше воспоминание?
По сути, это некая сумма частей, которые хранятся отдельно друг от друга. Воспоминание состоит из памяти места («я в университете»), памяти на людей (“вместе с одногруппниками”), на их слова (“обсуждал мозг”), на эмоции (“восхищаясь происходящим”), объекты, время (“5 лет назад”). Все в сумме дарит нам неповторимость нашей индивидуальной памяти. Каждая частичка нашей памяти – словно реквизит, который требуется для реализации сценария нашей жизни.
Если смотреть на память с такого угла, то кажется, что вполне возможно “прочесть” воспоминание по активности мозга. Память места – это одна зона мозга, память на человеческие лица – другая. И так далее. Если найти для каждого слагаемого нашей памяти свою зону, то можно по суммарной карте активности нейронов предположить, о чем думает человек. Футуристическая задача. Но приблизиться к ее реализации все же можно попробовать.
Наша предыдущая новость рассказывала про исследования эпизодической памяти. Мы упомянули, что паттерн активности нейронов при запоминании и при воспроизведении чем-то схож.
Получается, что в нашем мозге есть некая сеть нейронов, которые активируются в момент воспроизведения и моделирования наших воспоминаний (представления в голове какого-то образа) . Возможно, такая сеть состоит из отдельных “подсетей” для каждой мельчайшей детали запоминаемого события?
Проверить такую догадку решили ученые из Рочестерского университета в США. Они руководствовались данными, что разные типы событий в нашей памяти можно угадать исходя из активности нескольких разных зон мозга: например, моторная память так или иначе задействует моторную кору, эмоциональная память – лимбическую систему. Однако при этом остается вопрос, как отличить активность мозга, отражающую индивидуальный опыт человека: компонент памяти (яблоко), его характеристики (зеленое), наше отношению к нему (люблю), интерпретацию (съесть).
Ученые предположили, что если попросить людей представить какое-то стандартное событие из их жизни (например, танец), которое, скорее всего, в той или иной форме случалось в жизни любого человека, то можно будет наблюдать одинаковый паттерн активности мозга в МРТ-сканере, но с некоторыми различиями, объясняемыми индивидуальным опытом. Изучив описание таких событий, можно предположить, что отличающиеся детали в рассказе будут обуславливать различия в активности мозга.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые набрали 26 человек, которым предлагали прослушать 20 различных стандартных событий (чтение, танец, свадьба, посещение ресторана и так далее). При этом события имели некоторые различия: кто-то видел, как танцуют другие люди, кто-то сам активно танцевал. Задачей участников было максимально детально представить описываемую сцену. Затем ученые предлагали участникам дать краткое письменное описание представляемой сцене.
Схема эксперимента. Credit: Anderson, A. J. et al. / Nature Communications 2020
Ученые также просили участников ответить на несколько вопросов о представляемом событии. Благодаря им они могли разложить воспоминания на мелкие детали. К примеру, вопрос мог быть следующим: “Оцените, насколько ваше представление события в ресторане включало в себя голоса людей”. Каждое событие оценивали по 20 перцептивным параметрам (эмоциональный параметр, пространственный, познавательный и так далее): освещению, цвету, движению, прикосновению, звуку, музыке, речи, вкусу, пейзажу, коммуникации, удовольствию и прочим деталям.
Оба описания (вербальное и перцептивное) объединялись в единую модель, которая описывала конкретное событие. На рисунке вы можете видеть, как на втором этапе данные перцептивного опроса превращались в вектор, что далее осуществлялось и с вербальным описанием события. На базе этих оценок получалась интегрированная лингвистическая модель воспоминания – своеобразная “текстовая карта” (где каждое слово – контекстный вектор, а их совокупность образует словесное векторное пространство).
Затем всех участников помещали в МРТ-сканер. Находясь в сканере, участники должны были представить себе событие, который ученые просили вспомнить (“танец”). Это позволило ученым получить вербальную и перцептивную информацию, а также данные МРТ для 20 “конкретных” событий.
Ученые для каждого события использовали усредненные данные модели и сравнивали их с индивидуальными данными каждого участника. Им удалось найти сеть из восьми зон мозга, которые активировались при воспроизведении событий: левую и правую медиальную теменную кору, левую нижнюю теменную кору, левую боковую височную кору и левую среднюю лобную кору.
Зоны мозга, активные во время воспоминания танца. Credit: Anderson, A. J. et al. / Nature Communications 2020
Эти регионы активно задействованы в работе эпизодической памяти. Ряд зон (левая / правая медиальная теменная кора, левая височно-теменной узел, левая дорсолатеральная префронтальная кора, вентральная и медиальная префронтальная кора, передняя височная доля) коррелировали именно с индивидуальными различиями воспроизводимых событий.
Активность в медиальной (средней) теменной коре можно связать с тем, что мозг как бы кодирует индивидуальные различия наших воспоминаний. Эта зона считается одной из ключевых в работе эпизодической памяти. Существует гипотеза о том, что она делит наши воспоминания на эпизоды, которые и сохраняются в памяти.
Левый височно-теменной узел также задействован в кодировании индивидуально значимой информации, а именно ее сегментации (разделения целостного воспоминания на части), а также в моделировании воспоминаний (представления ментального образа событий), запоминании эпизодов от первого лица и феномене телесной осознанности.
Credit: wikipedia.org
Дорсолательная часть префронтальной коры также связана с индивидуальными различиями. В особенности, она ассоциируется с когнитивным контролем, торможением, рабочей памятью. Скорее всего, именно благодаря последнему, эта зона просто не может не активироваться, когда человек пытается целенаправленно представить некое событие.
Зоны префронтальной коры
Интересным авторы посчитали тот факт, что эксперимент не показал значимую активность гиппокампа, который представляет собой своеобразный “хаб” эпизодической памяти.
Помимо описанных зон ученые обнаружили значимую активность в вентромедиальной префронтальной коре (запоминание личностей известных людей, мест, и отношения к ним; эмоциональная информация и очень давние эпизоды жизни), дорсомедиальной префронтальной коре (запоминание особенностей других людей, коллективные воспоминания, отражающие принадлежность к группе), передней височной доле
(на рисунке; “хаб” семантической памяти).
Передняя височная доля. Credit: kopilkaurokov.ru
Эксперимент показал, что нейровизуализация способна количественно измерить индивидуальные различия активности мозга у людей, представляющих сложное событие на свой индивидуальный манер. Это дает возможность по такой активности определить индивидуальные различия в эпизодической (а, возможно, и семантической) памяти человека. Быть может, это первый шаг к “считыванию” наших воспоминаний?
Текст: Никита Отставнов
Anderson, A. J., McDermott, K., Rooks, B., Heffner, K. L., Dodell-Feder, D., & Lin, F. V. (2020). Decoding individual identity from brain activity elicited in imagining common experiences. Nature Communications, 11(1). doi:10.1038/s41467-020-19630-y