Подобно компьютерной системе со встроенной избыточностью, мозг использует три разных набора нейронов для хранения одного воспоминания. Это открывает путь как для переосмысления систем обучения, так и для избавления от травматических воспоминаний. Больше странно-научных материалов про мозг, психику и сознание, читайте в материалах сообщества.

Нейроны и формирование бэкапа

С помощью визуализации мозга мышей исследователи из Биоцентра Базельского университета смогли увидеть, что происходит, когда формируется новое воспоминание. Они обнаружили, что мозг грызунов активирует три разных группы нейронов для записи воспоминания. Первая группа известна как рано рожденные нейроны. Они развиваются первыми и их рост продолжается по мере развития плода. Вторая группа – это поздно рожденные нейроны, которые появляются на поздних стадиях эмбрионального развития. Между ними находятся нейроны, которые формируются в процессе нахождения плода в утробе матери.

Где формируется память

Исследование с помощью визуализации показало, что если новое воспоминание сохраняется в нейронах, сформировавшихся в раннем периоде становления эмбриона, то это воспоминание очень сложно восстановить в первое время, но чем дольше оно повторяется или заучивается, тем прочнее оседает в сознании.

С другой стороны, копия воспоминания, хранящаяся в позднорожденных нейронах, будет активно воспроизводиться в первое время, но со временем ослабнет до такой степени, что в конечном итоге станет недоступной для мозга.

Копия памяти, записанная в средних нейронах, показала наибольшую степень стабильности, по сравнению с предыдущими двумя группами.

На этом поперечном сечении гиппокампа мыши, пурпурным цветом показаны рано зародившиеся нейроны, которые отвечают за создание долговременной копии памяти. Базельский университет, Биоцентр

Потенциал бэкапов памяти

Проблема, с которой сталкивается мозг в контексте памяти, весьма впечатляет. С одной стороны, он должен помнить, что произошло в прошлом, чтобы осмыслить мир, в котором мы живем. С другой стороны, мозг должен адаптироваться к изменениям, происходящим вокруг нас, как и адаптировать к ним наши воспоминания, чтобы помочь делать правильный выбор для будущего.

Флавио Донато, руководитель исследовательской группы в Биоцентре.

Благодаря новому пониманию исследователи смогли глубже изучить, как формируются воспоминания. А также то, как мы получаем к ним доступ. Само собой, этот механизм характерен именно для мышей, но его принципы вполне накладывают на то, как работает мозг человека.

При этом исследователи считают, что их работа может иметь значение для лечения людей, пострадавших от ПТСР. Формирование памяти поддается коррекции. Если воспоминание свежее, то активируются поздно родившиеся нейроны, и характер воспоминания может быть изменен до того, как воспоминание осядет на средних и ранних родившихся нейронов. Однако после того, как поздно родившиеся нейроны активируются, и воспоминание сохраняется там, его становится все труднее изменить. По сути, чем дольше воспоминание хранится в мозге, тем труднее его изменить.

То, насколько динамично воспоминания распределяются в мозге, является доказательством пластичности мозга, которая лежит в основе его обширной емкости памяти.

Ведущий автор исследования Вильде Квейм.

Понимание этой пластичности благодаря работе, проведенной Квеймом и его командой, однажды может помочь ученым понять, как помочь людям получить доступ к воспоминаниям, которые считались навсегда утраченными. Или заглушить болезненные воспоминания, которые патологически вторгаются и разрушают повседневную жизнь.

Больше достаточно странных новостей и статей про мозг, психику и сознание – читайте в материалах сообщества. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи/

С точки зрения нашего мозга, почти ничего не стоит сохранять. Первое, что мы делаем с большей частью информации о мире, – это забываем ее.Не вся информация полезна. Некоторые вещи фиксируются в нашей памяти в сочетании с сильными эмоциями, такими как удивление или трепет, любовь или страх, – мощный сигнал для мозга о том, что событие, сцена, факт или идея в какой-то мере важны для нашего выживания. Другая информация повторяется естественным образом, с помощью опыта.

«Мы – это наша память, – писал Борхес. – Этот химерический музей изменчивых форм, эта груда разбитых зеркал».

И это правда. Все, что мы видим, делаем и представляем, построено на прошлом опыте, хранится в виде разбитых кусочков, которые приходится собирать снова и снова, отражая наше прошлое в настоящем и будущем.

Неправильное запоминание и забывание позволяют достичь когнитивной гибкости, необходимой для воображения.Если бы мы, как Фунес, помнили каждый кусочек нашего опыта заученным, фиксированным образом, мы не смогли бы выхватывать кусочки то тут, то там, чтобы увидеть что-то совершенно новое.

Способность мозга забывать может предотвратить эффект, известный как переобучение. В области искусственного интеллекта это явление выглядит таким образом: математическая модель начинает запоминать огромное количество всех возможных примеров вместо того, чтобы научиться подмечать особенности и закономерности, тем самым она теряет эффективность при работе над новыми данными, которые отсутствовали при процессе первоначального обучения.

Точно так же, если бы человек запомнил каждую деталь такого события, как нападение собаки, то есть не только внезапное движение, которое напугало собаку в парке, заставив ее рычать и кусаться, но и висячие уши собаки, цвет футболки ее владельца и расположение солнца, ему было бы труднее обобщить весь опыт, чтобы не быть укушенным снова в будущем.

Если вы стираете некоторые детали, но сохраняете суть, это помогает вам использовать информацию в новых ситуациях.

Хардт исследовал, что происходит в синапсах нейронов, участвующих в долговременном хранении памяти. Ученые знают, что воспоминания кодируются в мозге млекопитающих, когда сила связи между нейронами увеличивается. Данная сила связи определяется количеством определенного типа рецепторов, обнаруженных в синапсе. Наличие этих структур, известных как AMPA-рецепторы, необходимо поддерживать, чтобы память оставалась нетронутой

Когда Хардт и его коллеги заблокировали механизм удаления AMPA-рецепторов в гиппокампе крыс, как и ожидалось, они обнаружили, что крысы не забывают расположение объектов. Казалось, что для того, чтобы забыть, мозг крысы должен был активно разрушать связи в синапсе. Забывание, по мнению Хардта, «это не сбой памяти, а ее функция».

«Почему у нас вообще есть память? Как люди, мы питаем фантазию, что важно помнить как можно больше автобиографических деталей. — говорит Хардт. — И это, вероятно, совершенно неправильно. Память прежде всего служит адаптивной цели. Она наделяет нас знаниями о мире, а затем обновляет эти знания».

Проблема детских воспоминаний

Бауэр и другие психологи стали исследовали детскую память, используя весьма нехитрый способ: на глазах ребёнка строили очень простую игрушку и разбивали её после сигнала, а потом наблюдали, сможет ли ребёнок подражать действиям взрослого в правильном порядке, но в растянутом временном диапазоне: от нескольких минут до нескольких месяцев.

Один эксперимент за другим показывали, что воспоминания детей 3-х лет и младше сохраняются, хотя и с ограничениями. В возрасте 6 месяцев младенцы помнят, по крайней мере, прошлый день; в 9 месяцев события в памяти сохраняются минимум 4 недели; в возрасте двух лет — в течение года.

А в историческом исследовании 1991-го года учёные обнаружили, что ребёнок четырёх с половиной лет мог подробно вспомнить поездку в Disney World, которая состоялась за 18 месяцев до этого. Однако около 6-ти лет дети начинают забывать многие из этих ранних воспоминаний.

Очередной эксперимент 2005-го года, который проводила доктор Бауэр со своими коллегами, показал, что дети в возрасте пяти с половиной лет вспоминали более 80% опыта, который у них был до 3-летнего возраста, в то время как дети, которым было семь с половиной лет, могли вспомнить менее 40% происходящего с ними в детстве.

Дело в том, что между рождением и подростковым возрастом структуры мозга продолжают развиваться. С массивной волной роста мозг обзаводится огромным количеством нейронных связей, которые с возрастом сокращаются (на определённом этапе нам просто необходим этот «нейронный бум» — чтобы быстро адаптироваться к нашему миру и обучиться самым необходимым вещам).

В то время как мозг переживает затянувшееся после рождения развитие за пределами материнского лона, большая и сложная сеть нейронов мозга, которые создают и поддерживают наши воспоминания, сама находится в стадии строительства, поэтому она не способна образовывать воспоминания так же, как это делает мозг взрослого человека.

Так же, как в лесу может вырасти лишь определённое количество деревьев, гиппокамп способен вместить ограниченное число нейронов. В итоге происходит то, что случается в нашей жизни сплошь и рядом: новые клетки мозга вытесняют другие нейроны с их территории или даже иногда вовсе их замещают, что в свою очередь ведёт к перестройке ментальных схем, которые могут хранить отдельные воспоминания. Как предполагают учёные, особенно высокий уровень нейрогенеза в младенчестве частично ответствен за детскую амнезию.

Учёные использовали «Прозак», который стимулирует рост нервных клеток. Мыши, которым давали препарат, начинали забывать эксперименты, которые с ними проводили до этого, в то время как особи, не получавшие лекарства, всё помнили и хорошо ориентировались в знакомых им условиях. Наоборот, когда исследователи препятствовали нейрогенезу маленьких особей с помощью средств генной инженерии, у молодых животных стали формироваться гораздо более стабильные воспоминания.

Ложные воспоминания

Но даже если нам удастся распутать клубки нескольких различных воспоминаний, мы никогда не сможем полностью доверять воскрешённым картинам — некоторые из них могут быть частично или полностью сфабрикованы.

В рамках эксперимента Лофтус и её коллеги представили добровольцам несколько коротких рассказов об их детстве, рассказанных родственниками. Без ведома участников исследования, учёные включили одну придуманную историю, которая, по сути, была фикцией — о потере в пятилетнем возрасте в торговом центре. Тем не менее четверть добровольцев заявили, что они помнят об этом. И даже тогда, когда им сказали, что один из рассказов выдуман, некоторые участники не смогли определить, что это была история о торговом центре.