В мозге нашли «кнопку сброса памяти»
Жизнь идет непрерывным потоком, но наши воспоминания устроены иначе. Мы не воспринимаем прошлое как одну длинную неразрывную последовательность — вместо этого мы помним его как череду отдельных событий, подобно тому, как предложения структурированы с помощью грамматики и пунктуации. Как и в тексте, такая организация придает нашим переживаниям форму и связность, помогая осмыслить, что и когда произошло.
Кажется, что эта титаническая задача требует колоссальных ресурсов. Ан нет, крошечная, но мощная область мозга справляется с этим гораздо эффективнее, чем можно было бы ожидать.
Для изучения структурирования памяти ученые объединили методы визуализации мозга и измерения зрачков — и выяснили, что небольшая группа нейронов в стволе мозга, известная как голубое пятно, действует как «кнопка сброса памяти» во время важных изменений. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.
«Наш ключевой вопрос был: как мозг “понимает”, когда одно значимое воспоминание заканчивается и должно начаться следующее? Исследования показали, что пребывание в стабильном контексте, например, в одной и той же комнате, связывает последовательные переживания в памяти. Смена контекста или граница события, напротив, разделяет воспоминания, представляя их как отдельные файлы. Таким образом, контекст действует как грамматика человеческой памяти. Мы обнаружили, что голубое пятно наиболее активно на границах событий, когда воспоминания разделяются. Следовательно, эта небольшая область в центре системы возбуждения мозга может работать маркировкой наших мыслей и воспоминаний», — пояснил психолог Дэвид Клюэт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Для исследования 32 добровольцев уложили в МРТ и показывали им изображения нейтральных объектов, а в уши подавали звуковые сигналы: в одно — однотонные, чтобы создать ощущение связного события, в другое — разной частоты, что означало границы события. Такое повторение-переключение происходило на протяжении всего эксперимента, разделяя последовательность стимулов на четыре различных события.
Исследователи проверили, как сохранились воспоминания. Если человек легко воспроизводит последовательность в хронологическом порядке — она связана в одном воспоминании; напротив, точный порядок событий сложнее вспомнить, если они хранятся в отдельных воспоминаниях.
Как и предполагалось, активация голубого пятна на границах событий предсказывала последующее разделение памяти, что проявлялось в худшей способности вспоминать порядок пар объектов, пересекающих границы. Ученые также сопоставили активность голубого пятна с размером зрачков, поскольку известно, что они слегка расширяются как при возникновении новых событий, так и при активности голубого пятна. Эти измерения подтвердили, что наблюдения во время фМРТ действительно фиксировали активность в этой небольшой области мозга. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) измеряет активность мозга, отслеживая изменения кровотока.
Последствия этого нейронного сигнала «сброса памяти» оказались далеко идущими. Активация голубого пятна на границах событий сильно влияет на процессы в гиппокампе — области мозга, которая отслеживает контекстные детали, такие как место и время, и играет ключевую роль в формировании новых воспоминаний.
«Часть работы гиппокампа — структурировать наши переживания, составляя карту начала, середины и конца событий. Мы обнаружили, что голубое пятно может посылать гиппокампу критический сигнал “старта”, как бы говоря: “Эй, теперь мы в новом событии”. Предыдущие исследования показали, что всплески активности голубого пятна помогают перенастраивать нейронные сети, направляя внимание на новые и важные переживания. Наши результаты показывают, что этот сигнал обновления еще более распространен, достигая и областей, связанных с памятью, которые хранят текущие события», — рассказала профессор Лила Давачи из Колумбийского университета.
Изучили также, как кратковременные всплески активности голубого пятна зависят от его фоновой активности. Это важно, потому что нейроны голубого пятна работают в двух режимах: импульсном, который отмечает значимые события и формирует новые воспоминания, и фоновом, который регулирует общую бдительность и стресс.
«Голубое пятно — это как внутренняя сигнализация мозга, — сравнил Клюэт. — Но при хроническом стрессе эта система становится гиперактивной. Результат похож на жизнь с пожарной сигнализацией, которая никогда не перестает звонить, из-за чего трудно заметить настоящий пожар».
Хотя динамическое взаимодействие между этими паттернами активности изучалось в контексте принятия решений, восприятия и обучения, его влияние на то, как мы воспринимаем и запоминаем события, до сих пор оставалось неясным. Поэтому решили проверить, могут ли всплески активности голубого пятна на границах событий — нейронные сигналы, разделяющие воспоминания — ослабляться или исчезать при хроническом стрессе. Эта задача оказалась сложной, поскольку фМРТ не может измерить абсолютный уровень стресса или активности голубого пятна. Чтобы решить эту проблему, использовали метод визуализации, косвенно измеряющий нейромеланин — пигментированное нейрохимическое вещество, которое накапливается в голубом пятне при длительной активации.
Как и предполагалось, участники с более высоким сигналом, связанным с нейромеланином (что считается признаком хронического стресса), демонстрировали более слабые реакции расширения зрачков на границы событий. Более сильные низкочастотные колебания активности голубого пятна (показатель фоновой активности) также предсказывали более слабые всплески его активации и реакции зрачков на границы во время задачи. Вместе эти данные позволяют предположить, что хроническая гиперактивность может притуплять чувствительность к изменениям, нарушая структурирование новых эпизодов в памяти.
Открытие роли голубого пятна как входных ворот или дирижера памяти может привести к новым методам лечения посттравматического стрессового расстройства и других нарушений, таких как болезнь Альцгеймера, при которой голубое пятно аномально гиперактивно. Существуют потенциальные способы успокоить гиперактивное голубое пятно — фармакологически, с помощью медленного дыхания или даже антистрессовых мячиков. Но долгосрочные решения потребуют дальнейших исследований и времени для разработки. Восприятие событий «правильным» образом напрямую связано с лучшей памятью, что говорит о том, что улучшение работы голубого пятна — эффективная цель для защиты или восстановления памяти.
