Ученые обнаружили, что мозг хранит содержание воспоминаний и их контекст раздельно. Записав активность 3109 нейронов у пациентов с эпилепсией, исследователи выявили две разные группы клеток: одни кодируют сам объект или человека, другие — ситуацию, в которой он воспринимается. Такое разделение позволяет использовать одни и те же образы в разных обстоятельствах, не смешивая эпизоды между собой, поясняет Earth.com.
Работу возглавил доктор Флориан Морманн из Университетской клиники Бонна. Его команда изучает, как память сохраняет гибкость, не теряя деталей, регистрируя активность отдельных нейронов во время клинического мониторинга. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Зачем памяти нужен контекст
Повседневные воспоминания работают эффективно, когда мозг связывает событие с местом, временем и текущей целью. Этот механизм известен как эпизодическая память: она позволяет вспомнить не только факт, но и обстоятельства, в которых он произошел. Когда такие связи нарушаются, человек может помнить информацию, но терять личные детали, делающие события уникальными.
Контекст придает смысл. Узнавание лица само по себе недостаточно, если не ясно, где и при каких условиях оно было увидено. Именно поэтому одно и то же воспоминание может вызывать разные ощущения в зависимости от ситуации.
Редкий доступ к активности отдельных нейронов
Подготовка к хирургическому лечению эпилепсии дает врачам возможность временно размещать миниатюрные электроды глубоко в мозге. Это создает редкое «окно» для регистрации активности одиночных нейронов у людей. В данном исследовании электроды были имплантированы в гиппокамп — ключевую структуру, участвующую в формировании новых воспоминаний.
В работе приняли участие 16 пациентов с лекарственно-резистентной эпилепсией. Пока клиницисты использовали имплантаты для отслеживания приступов, добровольцы выполняли компьютерное задание. Каждая попытка сочетала инструкцию с двумя изображениями, заставляя удерживать правило в рабочей памяти.
Нейроны содержания и нейроны контекста
Часть клеток активировалась каждый раз, когда появлялось определенное изображение, независимо от инструкции. Эти концептуальные нейроны избирательно реагируют на конкретного человека или объект и сохраняют отклик в разных условиях. Благодаря им мозг может узнавать одного и того же знакомого в офисе и за семейным столом.
Другие нейроны вели себя иначе. Они реагировали не на изображение, а на инструкцию, активируясь только при конкретном вопросе, например «Больше?» или «Ярче?». Исследователи назвали их контекстными нейронами. Такие клетки отслеживают текущее правило и позволяют одному и тому же образу приводить к разным решениям.
Координация сигналов и поведение
Корректные ответы возникали не благодаря работе одной группы нейронов, а за счет их согласованной активности. Когда участники выбирали правильное изображение для заданного вопроса, нейроны содержания и контекста активировались совместно и более стабильно. Это указывает на прямую связь между внутренними нейронными «метками» и реальным поведением.
После повторных сочетаний сигнал от нейрона содержания начинал предсказывать всплеск активности контекстного нейрона примерно через 40 миллисекунд. Такой временной интервал соответствует механизмам синаптической пластичности, при которых точное время импульсов влияет на силу связей.
Как мозг восстанавливает целое воспоминание
Активация одной детали может вернуть связанное с ней правило или ситуацию. Этот процесс известен как завершение паттерна: гиппокамп использует частичную подсказку, чтобы восстановить полный эпизод. В эксперименте изображенный объект мог реактивировать предыдущую инструкцию и направить выбор.
Раздельное хранение содержания и контекста избавляет мозг от необходимости кодировать каждую возможную комбинацию. Вместо этого он комбинирует элементы по мере необходимости, связывая один объект с разными ситуациями. Такая архитектура поддерживает обобщение и одновременно сохраняет точность.
Открытые вопросы и дальнейшие шаги
В эксперименте использовались явные инструкции, тогда как в реальной жизни контекст часто пассивен: запах комнаты, время суток, дата. Пока не ясно, задействуются ли те же нейроны при таких фоновых сигналах. Кроме того, записи проводились в условиях стационара, что ограничивает выводы.
Следующий этап — проверка причинно-следственных связей. Ученые планируют применять кратковременные электрические импульсы, чтобы избирательно нарушать коммуникацию между нейронами содержания и контекста. Если это будет менять ответы, не влияя на восприятие, гипотеза о механизме памяти получит прямое подтверждение.
PS: Ставьте лайк и подписывайтесь на «Ведомости» в Telegram и MAX