Долгое время считалось, что память – это достаточно долговременное явление, стабильное по своей природе. Однако исследования последних лет показывают, что это не так. Как выглядит память в нашем мозге?  Почему мы что-то помним, а что-то нет и как улучшить память. Об этом в Парке науки ННГУ рассказала сотрудник лаборатории психофизиологии им. В.Б. Швыркова Института психологии РАН, доцент МФТИ Ольга Сварник.

Наш мозг как тот же город

В Википедии есть страничка «нерешенные вопросы нейронауки». На ней можно узнать о том, что мы до сих пор не знаем, что такое память, восприятие, сознание. Для этого нужно понять, как работает наш мозг. Мозг долгое время изучали, пытаясь понять, за что отвечают и как функционируют его отдельные части. 

Считалось, что если какую-то структуру мозга удалить, то все будет не так, как было. Например, один вид памяти будет работать, другой – нет. Часто можно услышать, что гиппокамп важен для памяти. Но на самом деле он неоднороден, состоит из разных подструктур, а каждая, в свою очередь, образована разными слоями нейронов и глиальных клеток. 

Структурно-функциональный подход предполагает, что в мозге есть конкретные части, отвечающие за мышление, восприятие, память, а также за высшие чувства – за самооценку, за скромность, за дружбу. С развитием науки ученые начинают выделять все больше и больше различных структур в мозге. Также выявляются новые функции, например, слуховое внимание, понимание слов, память на места. Но в какой-то момент стало понятно, что наличие неких отдельных структур не дает полного представления о работе мозга как о единой системе. 

Если применить такую метафору как город, многое становится понятным. В городе административное деление постоянно меняется, районы расширяются, внутри районов появляются новые микрорайоны. Кроме того, любой район неоднороден – там живут разные люди, они члены разных групп, у которых разные интересы.  С мозгом то же самое. Нам удобно выделять мозжечок, двигательную кору, сенсорную кору, зрительную кору. Но на самом деле зрительная кора (уже сегодня это очевидно) делится на четыре подструктуры. Но если вы посмотрите на любую из этих структур на уровне отдельных клеток, то увидите, что все они по-разному себя ведут, так же, как и люди внутри одного района. То есть, мы не можем сказать, что все нейроны одной конкретной структуры отвечают только за зрение или двигательную сферу. Попытки в течение многих десятилетий определить, какая структура за что отвечает, привели ученых в тупик. 

Как складывается ансамбль

В 90-х годах прошлого века считалось, что за память отвечает целый набор структур – сенсорная, ассоциативная, префронтальная кора, несколько структур гиппо­кампа. 

Сегодня очевидно, что любая структура мозга состоит из отдельных клеток – нейронов и все они ведут себя по-разному. И когда мы говорим, что во время того или иного поведения та или иная структура мозга работает, это означает, что какая-то часть нейронов вовлечена в эту деятельность, а какая-то – нет. 

Во время экспериментов над мышью с применением тока, она начинает запоминать место, где ей опасно находиться. Как она это делала, описывали, используя структурно-функциональный подход. Однако в научных работах 2015 года память уже описывается иначе, ученые понимают, что за хранение информации у мыши отвечает отдельная группа нейронов. Важно отметить, нейроны данного ансамбля находятся в разных структурах – они есть и в слоях коры, и в гиппокампе, и в миндалине.  

Получается, что процесс запоминания состоит в том, чтобы сложить нейронную группу. Далее она сохраняется, нейроны продолжают работать все вместе, но уже не так интенсивно. Воспроизведение информации означает, что та самая сложившаяся нейронная группа вновь выходит в активное состояние. Эта ситуация постоянно происходит у нас в мозге. Мы не можем там использовать какое-то конкретное место для хранения информации. Мы используем весь мозг! Но для каждого воспоминания есть своя нейронная группа. 

Стоит отметить, что еще академик Павлов определил, что структурный подход в исследовании мозга не работает. В своих экспериментах ученый обучал чему-то собаку, затем разрушал какую-то часть мозга и смотрел, помнит ли животное то, чему его обучили, меняется ли его поведение. 

Сегодня эксперименты проводятся более гуманно – животное помещают в виртуальную реальность и смотрят на то, как активизируются те или иные группы нейронов, отвечающие за память. Эксперименты подтверждают, что у животных есть конкретные нейроны, связанные с полученным опытом. Именно так выглядит память. Она не похожа на книжный шкаф, в котором информация разложена по полочкам, или на видеофильм, который можно заново прокрутить. 

Нейрон Дженнифер Энистон

Если говорить о человеке, то в его мозге тоже можно регистрировать отдельные нейроны. Такие исследования проводят только в определенных ситуациях, когда к этому есть медицинские показания, например, необходимо найти очаг эпилепсии. Для этого в мозг человека имплантируют электроды. Людям показывают картинки, видео и пытаются найти нейроны, отвечающие за конкретные воспоминания. Так, у одного из пациентов был обнаружен нейрон Дженнифер Энистон. Как только испытуемый видел изображение актрисы, определенные нейроны активизировались. Также был найден нейрон Люка Скайуокера и нейрон Йода, названные именами героев фильма «Звездные войны». Ученые увидели, что группы нейронов частично пересекаются. Так представлен весь наш опыт в человеческом мозге. 

Ученые сегодня научились принудительно выключать и включать отдельные нейронные группы у животных. Например, мышь помещают в коробку, где она получает удары током. Теперь она должна бояться этой коробки, но, если выключить нейроны, ответственные за это плохое воспоминание, страха у животного не будет. 

Для исследования активности нейронов человека используется функциональная МРТ. Она помогает отыскать паттерны активности, которые возникают в мозге при предъявлении того или иного предмета. Компьютерные алгоритмы находят одинаковые рисунки активности. Например, рисунок активности мозга при предъявлении ботинка будет очень схож с рисунком, который возникнет, когда человеку покажут кроссовку. 

Вечная аранжировка 

Люди в каких-то кусках своей памяти (если в основном говорить про период раннего развития) довольно одинаковы, но чем старше мы становимся, тем больше разнятся возникающие рисунки активности. 

При каждом воспоминании новые нейроны меняют рисунки памяти. Образно говоря, сложившаяся однажды мелодия каждый раз звучит по-новому. Человек все время настроен на новизну. Хорошая память, казалось бы, это законсервированные нейронные группы. Но мозг работает не так. Он все время что-то добавляет новое, выражаясь музыкальным языком, создает ремиксы. Получается, память – это мелодии, которые сложились и постоянно претерпевают аранжировки. 

Сегодня ученые говорят, что проблемы с памятью, это проблемы воспроизведения. Почему мы не можем вспомнить то, что с нами было некоторое время назад? Это связано с отсутствием доступа к нужной нейронной группе. Так как эта группа разрослась, превратилась в сеть, то мы не можем вычленить нужную нейронную «веточку», где записано то, что нам нужно. 

Как мы себя ведем, если забыли имя актрисы? Будем вспоминать то, что с ней связано. Она играла в сериале «Друзья», фильме «Брюс Всемогущий», была замужем за Брэдом Питтом...  Активизация связанной с данной актрисой информации позволит активировать нейроны, входящие в нужную нейронную группу. Получив доступ, мы вспомним, что ее имя Дженнифер Энистон.

Справка «НН»

Ольга Сварник занимается исследованиями мозга с 1996 года. В сфере ее интересов регистрация суммарной активности мозга у человека и активности отдельных нейронов с помощью электродов у животных.

Вопрос дилетанта

– Как можно улучшить память?

– Совет запоминать больше стихов, песен не работает. У нас разная память. Сложности с запоминанием какого-либо материала могут быть связаны с генетическими особенностями. Каждый нейрон несет гены, использует их для строительства белков. Это позволяет каким-то нейронным группам у одних людей легко складывать, а у других это происходит сложнее. Например, если трудности с запоминанием лиц, то вряд ли память на лица можно кардинально улучшить. 

Для эффективности запоминания стоит опираться на свой собственный опыт, активизировать его, использовать метафоры, аналогии, близкие вам. 

Себе нужно задавать вопросы: Почему именно так? А что имелось в виду?

Еще важный аспект – реактивировать то, что хотелось бы запомнить. Например, если вы услышали интересный факт, который хотите запомнить, то обязательно перескажите его в разговоре с кем-то, затем почитайте, посмотрите видео на эту тему дополнительно. Так вы будете активизировать работу конкретной нейронной группы, записавшей эту информацию.

Александра Махлина. Фото Александра Воложанина.