Директор Института высшей нервной деятельности рассказал об устройстве памяти человека

Во вторник, 13 сентября 2011 года, в рамках лектория "Популярной механики" прошла лекция профессора, доктора биологических наук, директора Института высшей нервной деятельности РАН Павла Балабана, посвященная устройству памяти человека. Корреспондент "Ленты.ру" побеседовал с ученым и расспросил его, как работает память, почему люди часто запоминают ненужные вещи и забывают нужные, а также узнал, можно ли улучшить память.

"Лента.ру": Для начала очень общий вопрос. Память - что это вообще такое и какие структуры в мозге за нее отвечают?

Павел Балабан: Память - это то, с помощью чего мы выживаем во внешнем мире. Это способ адаптации нашего поведения к изменению окружающей среды, а среда изменяется постоянно – например, человек был сытым, но прошло немного времени, и он проголодался. Это уже изменение. Путем обучения мы приобретаем какую-то новую информацию, которая откладывается в виде памяти. И получается, что фактически все структуры мозга вовлечены в память - по крайней мере, структуры, отвечающие за восприятие и моторику, точно вовлечены. Также за память отвечают все центральные интегративные структуры.

А воспоминания, например, о вкусах и о запахах хранятся в различных структурах мозга или где-то вместе?

Да, эти воспоминания хранятся независимо друг от друга, так как за восприятие запахов, зрительной информации, слуховой информации и так далее у нас отвечают разные области мозга. Но есть еще интегративные области, где как бы все это вместе сходится. И вот они-то считаются в настоящее время ключевыми для памяти. Потому что можно просто увидеть, но не запомнить - подобные искусственные ситуации можно смоделировать в экспериментах с животными.

Что представляют собой воспоминания? В виде чего они хранятся?

На сегодняшний день ученые полагают, что воспоминания - это набор связей. При поступлении какой-либо информации от анализаторов - о свете, звуке, еще о чем-либо, в существующих в мозгу нервных сетях меняются соотношения, или коэффициенты, связей между нервными клетками.

То есть при запоминании в голове образуются новые связи между нейронами?

Меняются существующие связи, но, скорее всего, со временем образуются и новые тоже. Если происходит быстрое запоминание - например, мы можем в течение нескольких секунд запомнить что-то эмоционально важное на всю жизнь - то меняются существующие.

Но связи между нейронами - это же фактически соединенные друг с другом отростки клеток. Разве можно за несколько секунд образовать новые отростки нейронов?

Образовать новые связи так быстро нельзя, но изменить эффективность существующих вполне можно.

Каким образом?

Если между двумя клетками существует связь, то они могут обмениваться друг с другом определенными молекулами. Их выброс и восприятие происходят за тысячные доли секунды. Но эффективность этой связи обычно не очень высока. Но существуют способы ее повысить, и при запоминании именно это и происходит. Более того, информация начинает преимущественно течь к другим нейронам. Возьмем классический пример с собакой, которую обучают, что при включении лампочки она получает еду. Если до обучения молекулами с низкой эффективностью обменивались только зрительные нейроны, то после информация начинает с более высокой эффективностью течь и к моторным нейронам, и собака начинает бежать и искать пищу вместо того, чтобы просто стоять и смотреть на источник света.

Молекулярные события происходят очень быстро, но возникает вопрос, как надолго сохранить новую информацию. Все процессы, о которых я говорил, происходят с участием белковых молекул, среднее время жизни которых - 48 часов, а после они разрушаются и заменяются новыми. До самого недавнего времени у исследователей не было ни одной серьезной гипотезы, объясняющей, как можно закрепить информацию, чтобы эффективный обмен молекулами сохранялся именно в данных контактах между нейронами, а не в соседних.

Но буквально в последние несколько лет ученые очень вдохновлены гипотезой американского нейрофизиолога Тодда Сэктора - он сейчас просто звезда в этой области науки. Сэктор и коллеги показали, что для долговременного запоминания критически важна молекула белка под названием протеинкиназа М-зета.

И что делает этот белок?

Этот белок контролирует количество рецепторов в контакте между нейронами, которые как раз и воспринимают те молекулы, которыми нейроны обмениваются. Обычная проблема, когда мы изучаем какие-то процессы запоминания на молекулярном уровне, заключается в том, что когда мы убираем любую молекулу, у нас нарушается все, в том числе и способность к обучению.

Но оказалось, что для обычной жизнедеятельности протеинкиназа М-зета не нужна. Однако если животное чему-то обучилось, то в определенной области мозга количество этих молекул резко увеличивается и поддерживается высоким фактически всю жизнь, потому что эта молекула, как выяснилось, обладает свойством обратной связи - она как бы сама себя воспроизводит. То есть когда время ее жизни кончается, ее место занимает новая молекула, и этот конкретный контакт с новой эффективностью продолжает работать очень и очень долго.

Протеинкиназа М-зета каким-то образом "помечает" контакты, которые должны работать, чтобы сохранялись те или иные воспоминания?

Она даже не метит контакт, она определяет его эффективность - то есть, при обучении с участием протеинкиназы М-зета часть контактов становятся эффективными, а часть - нет. Эту молекулу можно стереть - то есть ее можно заблокировать, и животное потеряет только память, сохранив при этом способность нормально обучаться и все прочие функции. Путем обучения можно возродить эту молекулу, так как ее синтез постоянно идет в ядре нервных клеток - но появляется она только в нужных контактах, связанных с запоминанием именно той деятельности, которой мы обучаем животное. Эта новая гипотеза Сэктора дает ученым очень важную возможность - возможность стирать воспоминания, так как некоторые из них - например, воспоминания о трагических событиях - чрезвычайно вредны и мешают людям жить.

А каким образом можно будет узнавать нужный контакт и не стереть вместо, например, воспоминания о смерти близкого человека воспоминание о том, как водить машину?

Да, как решить эту задачу, ученые пока не знают. Заблокировать воспоминания можно при помощи антител к протеинкиназе М-зета, но вот как попасть в нужные области мозга, чтобы не стереть слишком много воспоминаний, в том числе нужных, - это пока неясно.

Но проблема избирательности существует не только в случае стирания воспоминаний, но и в случае их извлечения. Как мозг извлекает нужные воспоминания из огромного количества другой информации? Например, когда человек хочет вспомнить чей-то телефон, то он извлекает из памяти именно эти цифры, а не воспоминания, скажем, о прошедшем отпуске?

На этот вопрос, к сожалению, ответа пока нет. И даже нет подходов, которые позволили бы установить, как это происходит. Но феноменологически описать этот процесс можно: любое воспоминание - это активация той же сети нейронов, которая была задействована при обучении. Если совпадут несколько стимулов, и вы попадете в ту же обстановку, в которой произошло запоминание, то это совпадение запускает такую же активацию сетей, как тогда, когда вы очутились в этих обстоятельствах в первый раз. То есть критически важным является именно это совпадение.

Нередко бывает, что какие-то ненужные вещи запоминаются, а нужные - нет. Это тоже связано с какими-то совпадениями и ассоциациями?

Абсолютно точно. Это связано с негативными ассоциациями, которые имеют свойство вытеснять какие-то другие. Причем это происходит на подсознательном уровне, но если у человека есть негативное отношение к какому-то событию, то при попытке вспомнить его в мозгу выделяются определенные молекулы, которые как бы подтормаживают процесс вспоминания. В итоге, приложив усилия, вы можете вспомнить это событие, но мозг при этом старается обойти его. Потому что мозг любого животного, в том числе и человека, стремится еще и еще раз воспроизвести ситуацию, связанную с чем-то положительным, приятным, и наоборот, если было что-то неприятное, то он старается это заблокировать.

Можно ли из ваших слов сделать вывод, что в принципе в мозгу хранятся воспоминания практически обо всех ситуациях, пережитых человеком, просто часть извлекается, а часть - нет? Или это не так?

Знаете, сейчас идет большой спор на эту тему. Часть ученых считает, что вся информация хранится и просто мы иногда не можем ее извлечь. И действительно, есть данные, что при сильных стимулах, воздействии электрошока, например, человек вдруг вспоминает очень стародавние события, которые, как он считал, он уже и не помнит. Проблема в том, что нельзя проверить, истинные ли это воспоминания или, по крайней мере, частично выдуманные. И есть данные, что люди вспоминают то, чего никогда не было. Часть ученых считает, что происходит стирание и перезаписывание информации в определенных ситуациях. И есть твердое свидетельство, что, по крайней мере, изменить память можно.

Как?

По сути дела, этим занимается психоанализ - определенные методики изменяют воспоминания пациентов, когда их заставляют многократно переживать одно и то же событие, но врач чуть-чуть корректирует его каждый раз. После того, как пациент переживает одну и ту же ситуацию много раз, у него в мозгу остается воспоминание не совсем о той ситуации, что была в начале, но сам человек искренне уверен, что именно это он пережил. Но некоторые специалисты считают, что при этом старые воспоминания где-то тоже хранятся, просто их труднее извлекать. И этому тоже есть довольно четкие доказательства. Но, к сожалению, пока нет экспериментальных подходов, которые позволили бы точно выяснить, как оно на самом деле происходит.

В чем разница в устройстве кратковременной и долговременной памяти?

Кратковременная память не включает синтез новых белков. Проводились эксперименты, когда животному вводили блокаторы синтеза новых белков, обучали чему-то, оно обучалось, а на следующий день ничего не помнило. Эти белки способствуют закреплению новых связей между нейронами. Причем это происходит не мгновенно, а через несколько часов. У животных особенно ярко это видно: вы чему-то их обучаете, через час проверяете - они почти ничего не помнят. Даете им отдохнуть сутки-двое - и оказывается, что они помнят все замечательно.

И последний вопрос: есть всякие книги, брошюры, которые предлагают упражнения для тренировки памяти. Они вообще эффективны? И если да, то что происходит при этом? Почему они эффективны?

Да, потому что улучшению памяти способствует любая работа мозга. Мозг - он как мышца: если ее не упражнять, она становится меньше и слабеет, а если упражнять - то она в хорошем состоянии. Мозг состоит не из мышечных клеток, а из нервных, но если клетки не работают, то связи между ними начинают постепенно отмирать. Это показано экспериментально. Поэтому любая умственная работа полезна, как полезны и различные биодобавки, в первую очередь, содержащие магний. Они сдвигают ситуацию в лучшую сторону, если что-то было не так. Но если у вас все хорошо с мозгом, то биодобавки и дополнительные упражнения вам не помогут. Если человек на работе много работает с компьютером, читает, ему часто нужно что-то говорить - то все эти книги с упражнениями не могут помочь. Другое дело, если человек занимается физическим трудом, мало общается - тогда да, заучивание стихов или выполнение специальных упражнений может помочь.

lenta.ru

ijkl.ru

Опубликовано на сайте: 2013-12-08