Каждое запоминание оставляет в мозге свой собственный отпечаток, и исследователи пытаются выяснить, как он выглядит» (перевод статьи Хелен Шен из Nature
), опубликованной на сайте Matter and Mind.
1. Введение: Поиск отпечатка памяти
* Основной предмет: Энграмма — физический след единичного запоминания в мозге.
* Современный подход: Нейробиологи используют визуализацию паттернов активности мозга для отслеживания изменений, связанных с созданием и извлечением воспоминаний.
* Пример (Дженис Чен): При пересказе одной и той же сцены из сериала «Шерлок» зрителями, несмотря на различия в их интерпретациях, сканирование мозга показало удивительно схожие паттерны активности нейронов.
* Значение исследований: Технологические инновации позволили ученым приблизиться к пониманию того, как воспоминания формируются, организуются и взаимодействуют. Эти открытия могут помочь объяснить ухудшение памяти в старости, феномен ложных воспоминаний и разработать более совершенные стратегии обучения.
2. Исторический провал и современное понимание энграммы
* Карл Лешли (1916–1950): Американский психолог посвятил большую часть карьеры поиску энграммы, разрушая фрагменты коры головного мозга крыс, обученных проходить лабиринт. Он не смог найти конкретной локализации памяти и сделал вывод, что память неуловима.
* Современное опровержение: Было установлено, что память — это высокораспределительный процесс, не привязанный к одному конкретному участку мозга. В процесс вовлечены различные области, включая гиппокамп (который Лешли в своих работах пренебрегал).
* Механизм формирования: Новый опыт заставляет подмножества нейронов в соответствующих областях «выстреливать», менять экспрессию генов, формировать новые и укреплять существующие связи. Извлечение памяти происходит, когда эти нейроны снова «выстреливают» вместе, воспроизводя паттерны, связанные с прошлым опытом.
3. Экспериментальное обнаружение и манипуляция энграммой
Современные техники маркировки, активации и подавления отдельных нейронов у животных позволили точно отслеживать нейроны, формирующие единичные запоминания.
В 2009 году группа Шины Джосселин, фокусируясь на миндалевидном теле (области, связанной со страхом), провела исследование, в котором повысила концентрацию ключевого белка памяти CREB в определенных клетках. Было обнаружено, что эти нейроны становятся более склонными к возбуждению при запоминании страха. Для подтверждения гипотезы исследователи провели манипуляцию: ликвидация этих CREB-насыщенных клеток с помощью токсина приводила к стиранию пугающих воспоминаний у мышей.
Группа Алкино Сильвы дополнила это открытие, установив, что клетки с повышенным содержанием CREB более электрически возбудимы, что объясняет их предрасположенность к записи опыта.
Для устранения сомнений в правдивости результатов требовалось не только подавить, но и воспроизвести воспоминания.
В 2012 году группа Судзуми Тонегавы в Массачусетском технологическом институте создала систему, использующую оптогенетику (активацию нейронов светочувствительным белком) для работы с нейронами гиппокампа (области, важной для обработки памяти). Они маркировали нейроны, отвечающие на электрошок, и затем смогли вызывать неприятные воспоминания у мышей, активируя эти нейроны лазерным лучом.
В последующем исследовании команда Тонегавы продемонстрировала возможность имплантации ложных воспоминаний: реактивация энграммы «безопасной» клетки в момент удара током в новой клетке приводила к тому, что мыши ошибочно ассоциировали страх с безопасным местом.
4. Вывод
Совокупность этих работ служит весомым доказательством того, что физиологический след памяти (энграмма) существует и является реальной, физически локализованной в виде специфических нейронных цепей структурой, которую можно точно идентифицировать, подавлять и
даже активировать.