Ученые выяснили, как мозг хранит воспоминания

Память является одним из строительных блоков мозга.

Ученые давно пытались понять, как же мозг хранит воспоминания и извлекает их? Самый простой ответ заключается в том, что человеческий мозг перестраивается с каждым новым воспоминанием. Это происходит благодаря действию синапсов или крошечных связей между клетками мозга. Клетки мозга, или нейроны, общаются друг с другом через сложную электрохимическую систему. Изменение электрического заряда одной клетки вызывает высвобождение химических веществ, называемых нейротрансмиттерами, через синапсы. Затем нейротрансмиттеры поглощаются нейроном на другой стороне разрыва, где они вызывают электрические изменения в этой клетке.

Статья была опубликована на Live Science.

«В конечном счете, воспоминания закодированы в цепях, а синапсы — всего лишь средство для вытравливания этих цепей. Вот что меняется в мозгу, когда создается воспоминание, у вас есть эта новая схема, которая кодирует воспоминание», — сказал Дон Арнольд, нейробиолог из Университета Южной Калифорнии.

Когда один нейрон постоянно стимулирует другой, их связь укрепляется, а это означает, что с течением времени им становится все легче и легче стимулировать друг друга. Когда они редко общаются, их связь ослабевает, а иногда они вообще перестают общаться. На самом базовом уровне мозг может хранить воспоминания, укрепляя связи между сетями нейронов.

Человеческие воспоминания хранятся в нескольких областях мозга. Самым важным из них является гиппокамп, который на самом деле представляет собой пару областей, спрятанных глубоко в мозгу. Эти парные области важны для первоначального формирования памяти и играют ключевую роль в переносе воспоминаний из краткосрочного хранилища в долговременное.

Кратковременная память длится всего 20 или 30 секунд, после чего исчезает. Например, вы можете запомнить новый номер телефона за время, необходимое для его набора, но если вы не будете повторять этот номер снова и снова, нейронные цепи, формирующие эту кратковременную память, перестанут активироваться вместе, и память исчезнет.

Когда вы повторяете информацию или пытаетесь ее запомнить, гиппокамп активизируется, чтобы усилить цепи. Со временем долговременные воспоминания переносятся в неокортекс — внешнюю часть мозга, отвечающую за большую часть нашего сознательного опыта. (Хотя, поскольку в мозгу нет ничего простого, исследование 2017 года, опубликованное в журнале Science , показало, что некоторые остатки этих долговременных воспоминаний также остаются в гиппокампе).

Другими областями, участвующими в памяти, являются базальные ганглии и мозжечок, отвечающие за моторную память, необходимую, например, для игры на фортепиано, и префронтальная кора, отвечающая за «рабочую память», которая задействована, когда вам нужно удерживать информацию в вашей голове достаточно долго, чтобы использовать ее, например, при решении математической задачи.

Физическое представление памяти, известное как инграмма, состоит из сети нейронов, которые активируются вместе. Эта инграмма находится в гиппокампе.

Формирование новых нейронов также играет важную роль в хранении памяти даже во взрослом мозге. Раньше ученые думали, что мозг перестает производить новые нейроны после подросткового возраста, но исследования последних двух десятилетий показали, что взрослый мозг не только производит новые нейроны, но и эти нейроны являются ключевыми для обучения и памяти. Исследование 2019 года, опубликованное в журнале Cell Stem Cell, показало, что гиппокамп продолжает генерировать новые нейроны даже у людей в возрасте 80–90 лет.

Трудно наблюдать за формированием и обработкой памяти в работающем мозгу. Синапсы крошечные и многочисленные (в мозгу взрослого человека их около триллиона), и трудно получить изображение за пределами поверхности мозга. Методы визуализации также должны быть в состоянии не мешать работе мозга. Однако новые технологии позволяют делать новые открытия.

Понимание того, как работает память, важно для лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, вызывающая потерю памяти. Понимание некоторых особенностей памяти также может помочь улучшить память.