Как мозг создает и извлекает воспоминания?

Несомненно, наша способность создавать и извлекать воспоминания является фундаментальной частью человеческого опыта, но нам еще многое предстоит узнать об этом процессе. Например, сегодня ученым не хватает четкого понимания того, как взаимодействуют разные области мозга для формирования и извлечения воспоминаний. Однако результаты последнего исследования проливают свет на этот феномен, показывая, как осуществляется нейронная активность в двух отдельных областях мозга во время извлечения воспоминаний — гиппокампа и неокортекса. Работа опубликована в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Гиппокамп, структура, расположенная глубоко в мозге, долгое время считалась центром памяти. Гиппокамп помогает «склеивать» фрагменты воспоминаний («где» и «когда»), обеспечивая совместную работу нейронов. Это часто называют «нейронной синхронизацией». Когда нейроны, которые кодируют информацию «где», синхронизируются с нейронами, которые кодируют информацию «когда», эти детали становятся связанными через явление, известное как «теория Хебба». Но гиппокамп просто слишком мал, чтобы хранить каждую отдельную деталь памяти. Это привело исследователей к теории о том, что гиппокамп подключает к работе неокортекс — область мозга, которая обрабатывает сложные сенсорные детали, такие как звук и зрение, — чтобы помочь заполнить детали воспоминаний.

Однако работа неокортекса являет собой полную противоположность работе гиппокампа — неокортекс гарантирует, что нейроны не будут работать вместе. Исследователи называют это «нейронной десинхронизацией». Представьте, что вы просите 100 человек одновременно назвать свои имена. Очевидно, синхронность их ответа сделает распознавание каждого отдельного имени не возможной. Но если каждый человек десинхронизирует свой ответ (то есть люди будут по очереди произносить свои имена), вы, вероятно, соберете от них гораздо больше информации. То же самое относится и к нейрокортикальным нейронам — если они синхронизируются, то изо всех сил пытаются донести сообщение, но если они десинхронизируются, информация легко передается.

Понимание того, как мозг формирует и извлекает воспоминания может помочь в борьбе против таких болезней, как деменция и болезнь Альцгеймера

Работа исследователей показала, что гиппокамп и неокортекс действительно работают вместе, когда речь идет о воспоминаниях и их извлечении. Гиппокамп синхронизирует свою деятельность с неокортексом, чтобы склеить части воспоминаний, а неокортекс позже помогает их извлечь. Между тем, неокортекс десинхронизирует свою деятельность, чтобы помочь обработать информацию о событии и позже извлечь воспоминания.

В ходе исследования ученые протестировали 12 пациентов с эпилепсией в возрасте от 24 до 53 лет. У всех испытуемых были электроды, помещенные непосредственно в ткани головного мозга — гиппокампа и неокортекса, так как это является частью лечения эпилепсии. Во время эксперимента пациенты изучали ассоциации между различными раздражителями (такими как слова, звуки и видео), а затем вспоминали их. Так, ученые выяснили, что во время обучения нейронная активность в неокортексе десинхронизируется, а затем, примерно через 150 миллисекунд, нейронная активность в гиппокампе синхронизируется. По-видимому, информация о сенсорных деталях стимулов сначала обрабатывается неокортексом, а затем передается в гиппокамп для склеивания. Исследователи обнаружили, что гиппокамп и неокортекс тесно взаимодействуют при формировании и восстановлении воспоминаний.

Полученные результаты подтверждают недавнюю теорию, которая предполагает, что десинхронизированная работа неокортекса и синхронизированная гиппокампа должны взаимодействовать, чтобы человек мог формировать а затем извлекать воспоминания. Понимание того, как гиппокамп и неокортекс работают вместе при формировании воспоминаний и их извлечении, может иметь важное значение для дальнейшей разработки новых технологий, которые могут помочь улучшить память людей, страдающих от когнитивных нарушений, таких как деменция, а также в целом для улучшения работы памяти.