Хотя жизнь представляет собой непрерывный поток, наши воспоминания фиксируют ее иначе. Мы не воспринимаем прошлое как единую временную линию, а скорее как последовательность отдельных, значимых моментов — подобно тому, как предложения разделяются знаками препинания и грамматическими правилами. Эта ментальная структура придает нашему опыту ясность и помогает понять, что и когда произошло.
Наверное, для выполнения этой геркулесовой задачи мозг должен выделять огромное пространство?
Вовсе нет! Оказывается, крошечная, но мощная область вносит непропорционально большой вклад.
В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, психологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Колумбийского университета с помощью нейровизуализации и измерения зрачков показали, что небольшая группа нейронов в стволе мозга, называемая голубым пятном (locus coeruleus), функционирует как «кнопка перезагрузки памяти» при возникновении значимых изменений.
«Наш ключевой вопрос был таким: как в процессе получения опыта мозг „узнаёт“, когда одно значимое воспоминание закончилось и должно начаться следующее? — говорит профессор психологии UCLA и первый автор исследования Дэвид Клюэтт. — Исследования показали, что пребывание в стабильном контексте, например, в одной и той же комнате, связывает последовательные события в памяти. Напротив, смена контекста, или граница события, разделяет воспоминания, формируя из них отдельные эпизоды. Таким образом, контекст выступает в роли грамматики человеческой памяти. Мы обнаружили, что голубое пятно наиболее активно именно на границах событий, когда воспоминания разделяются. Следовательно, эта небольшая область в центре системы возбуждения мозга может служить для разграничения наших мыслей и воспоминаний».
Звуковые сигналы формируют контекст и память
Клюэтт вместе с соавторами Ринго Хуангом из UCLA и Лайлой Давачи из Колумбийского университета провел эксперимент с 32 участниками, которые просматривали изображения нейтральных объектов во время сканирования на МРТ-аппарате. Чтобы имитировать смену контекста, исследователи подавали простые звуковые сигналы в левое или правое ухо. Когда восемь одинаковых сигналов воспроизводились подряд в одно и то же ухо, это создавало ощущение непрерывного события. Изменение высоты тона и уха, в которое подавался сигнал, свидетельствовало о перемене, создавая восприятие границы события. Этот чередующийся паттерн продолжался, формируя впечатление четырех отдельных звуковых событий.
Далее команда оценила, как эти смены контекста повлияли на память. Ученые предположили, что способность вспомнить правильный порядок событий будет отражать, сохранился ли опыт как единый эпизод или был разделен на отдельные воспоминания. Когда события кодируются вместе, запомнить их последовательность должно быть проще; когда они хранятся отдельно, это становится сложнее.
Как и ожидалось, повышенная активность в голубом пятне на границах событий была связана с худшим запоминанием порядка пар объектов, между которыми проходила граница. Это говорит о том, что воспоминания были сохранены раздельно. Для подтверждения этого исследователи сравнили данные фМРТ об активности голубого пятна с одновременными измерениями расширения зрачков, поскольку размер зрачка обычно увеличивается при новых событиях и активации голубого пятна. Согласованность этих данных подтвердила, что сигналы фМРТ точно отражали активность в этой небольшой области мозга. Функциональная магнитно-резонансная томография, или фМРТ, отслеживает активность мозга путем измерения изменений в кровотоке, пока участники находятся внутри сканера.
Как гиппокамп реагирует на сигналы о границах
Влияние этого нейронного сигнала «перезагрузки» выходило далеко за рамки первичного разделения воспоминаний. Более высокие уровни активности голубого пятна на границах событий были связаны с более выраженными изменениями в активации гиппокампа — области мозга, играющей ключевую роль в кодировании новых воспоминаний и отслеживании контекстуальной информации, такой как место и время.
«Часть работы гиппокампа заключается в картировании структуры нашего опыта, поэтому у него есть указатели на начало, середину и конец событий. Мы обнаружили, что голубое пятно может подавать гиппокампу ключевой „стартовый“ сигнал, как бы говоря: „Внимание, началось новое событие“, — сказала Давачи. — Предыдущие работы показали, что всплески активности голубого пятна помогают перенастраивать нейронные сети, чтобы направить внимание на новый и важный опыт. Наши выводы предполагают, что этот обновляющий сигнал еще более распространен и достигает областей, связанных с памятью, которые хранят репрезентации текущих событий».
Исследователи также изучили, как на короткие всплески активации голубого пятна влияют его фоновые уровни активности. Это важно, поскольку нейроны голубого пятна работают в двух различных режимах: импульсном, который отмечает значимые события и формирует новые воспоминания, и фоновом, который регулирует общую бдительность и уровень стресса.
«Голубое пятно — это как внутренняя система сигнализации мозга, — объясняет Клюэтт. — Но при хроническом стрессе эта система становится гиперактивной. В результате это похоже на жизнь с пожарной сигнализацией, которая никогда не выключается, из-за чего становится трудно заметить, когда начинается настоящий пожар».
Хотя динамическое взаимодействие между этими паттернами активности изучалось в контексте принятия решений, восприятия и обучения, его значение для того, как мы воспринимаем и запоминаем события, до сих пор было неясным. Поэтому авторы решили проверить, могут ли всплески активации голубого пятна на границах событий — нейронные сигналы, разделяющие воспоминания, — ослабевать или теряться в условиях хронического стресса. Этот вопрос представлял собой сложность, поскольку одна лишь фМРТ не может измерить абсолютные уровни стресса или активации голубого пятна. Чтобы решить эту проблему, они использовали метод визуализации, который косвенно измеряет нейромеланин — пигментированное нейрохимическое вещество, которое со временем накапливается в голубом пятне при его многократной активации.
Стресс ослабляет сигналы мозга об обнаружении событий
Как и предполагалось, участники с более высоким сигналом, связанным с нейромеланином (что, как считается, указывает на хронический стресс), демонстрировали более слабую реакцию расширения зрачков на границы событий. Более сильные низкочастотные колебания в активации голубого пятна, служащие косвенным показателем фонового уровня активности, также предсказывали более слабые всплески его активации и реакции зрачков на границы во время выполнения задания. В совокупности эти результаты предполагают, что хроническое гипервозбуждение может притуплять чувствительность к изменениям, нарушая сигналы, которые закрепляют и организуют новые эпизоды в памяти.
Определение голубого пятна как «ворот» или «дирижера» формирования памяти может привести к разработке более эффективных методов лечения ПТСР и других расстройств, связанных с памятью, таких как болезнь Альцгеймера, при которой голубое пятно необычно гиперактивно. Существуют потенциальные способы успокоить гиперактивное голубое пятно: фармакологически, с помощью медленного дыхания или даже сжимания ручных эспандеров (стресс-боллов). Но для поиска надежных долгосрочных решений требуются дальнейшие исследования, которые займут время. Правильное восприятие событий напрямую связано с улучшением памяти, что говорит о том, что улучшение функции голубого пятна является эффективной мишенью для защиты или восстановления функции памяти.
Клюэтт отметил, что сложные инструменты, необходимые для изучения мозга, требуют такого финансирования, которое может обеспечить только федеральное правительство. По его словам, несколько грантов от Национальных институтов здравоохранения (NIH), которые финансировали это исследование, покрыли, например, расходы на сканирование и оборудование, использованное для экспериментов.
«Проведение фундаментальных научных и клинических исследований имеет решающее значение для открытия новых путей лечения изнурительных заболеваний, — сказал Клюэтт. — Недавние законодательные инициативы ставят это будущее под угрозу, и не только для научных исследований, но и для прорывов, которые могут улучшить жизнь пациентов и их семей. Пожалуй, иронично, что в то время, когда законодательство обещает „большие и прекрасные перемены“, оказывается, что один из самых маленьких „игроков“ мозга может оказывать наибольшее влияние на то, как мы понимаем и помним нашу жизнь».
Читайте также: Может ли в мозге закончиться память?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.