Ученые из Чикаго проверили эксперимент, в ходе которого стимулировали нейронные связи между корой мозга и гиппокампом. Подобное стимулирование приводило к тому, что активность гиппокампа уменьшалась, в результате чего участники лучше вспоминали детали в тестах на память.
Оказывается, гиппокамп не только является дирижером нашей эпизодической памяти, но и оптимизатором наших воспоминаний, делая их более однообразными и менее яркими. Статья опубликована в журнале Current Biology.
Что такое эпизодическая память с точки зрения мозга? Нейронаука говорит, что наши воспоминания о каких-то событиях — это повторная активация тех же самых нейронов, что были задействованы в момент запоминания. Для активации правильного набора нейронов необходим контроль, который осуществляется такой структурой в мозге, как гиппокамп.
Гиппокамп — это своеобразный центр памяти человека, структура, которая ответственна за консолидацию воспоминаний. Отсутствие гиппокампа (как в известном случае с Генри Молисоном) или сбои в его работе приводят к тому, что у человека не формируются новые долговременные воспоминания. Эксперименты с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ) показали, что гиппокамп словно дирижирует мозгом в момент, когда мы вспоминаем какое-то событие: активность гиппокампа хорошо коррелирует с активностью других областей коры. Таким образом, гиппокамп как бы объединяет детали воспоминаний, которые хранятся в самых разных областях (например, красивый пейзаж, который мы помним, частично закодирован в зрительной коре, а пение птиц, которое мы слышали, пока наблюдали пейзаж, в слуховой).
Гиппокамп управляет эпизодической памятью, связывая такие зоны мозга, как медиальная и боковая височные доли, теменная кора, медиальная лобная кора, целый ряд подкорковых зон.
Зная зоны мозга, ответственные за эпизодические воспоминания, ученые могут с помощью различных технологий влиять на этот вид памяти. Одна из таких технологий — транскраниальная магнитная стимуляция, а вернее ее конкретный тип: таргетированная стимуляция гиппокампальной сети. ТМС применяется к тем зонам мозга, которые функционально связаны с гиппокампом. В данном эксперименте стимулирование осуществлялось кратковременными бифазными тройными тета-вспышками с частотой в 50 Гц, производимыми каждые 200 мс. Считается, что такая частота успешно повторяет естественную активность мозга. Данные предыдущих экспериментов показали, что такие параметры стимулирования могут улучшить показатели тестов на запоминание слов или расположений.
Одной из наиболее тесно связанных с гиппокампом зон является боковая теменная кора (lateral parietal area). В начале эксперимента ученые стимулировали 20 участникам эту зону, после чего помещали их в фМРТ сканер. Далее участникам показывали несколько видеофрагментов, которые необходимо было запомнить как можно лучше.
Видеофрагменты, наполненные большим количеством деталей, рассказывали о различных сценах из повседневной жизни. После просмотра таких клипов, ученые проверяли, как участники запомнили конкретные детали видео с помощью двух опросников: один ряд вопросов исследовал память на общий смысл видео, другой был посвящен его контексту. Также участников просили ответить на вопрос о том, насколько яркие воспоминания по их субъективному мнению.
На следующий день ученые вновь приглашали участников и повторяли процедуру (session 2). Однако на этот раз они стимулировали уже другую зону, которая никак не связана с гиппокампом. Таким образом, ученые смогли собрать данные о том, как работает мозг, когда запоминает и вспоминает какой-то материал при наличии и отсутствии магнитной стимуляции.
Исследователи, имея паттерн нейронной активности в момент запоминания и воспроизведения, далее сравнивали их. Результаты эксперимента показали, что после применения стимуляции, участники лучше (точнее) отвечали на вопросы второй категории, которые были связаны с контекстом видео-фрагментов. При этом в контрольной группе, где стимуляция происходила в тех зонах мозга, которые не имели отношения к эпизодической памяти, ситуация обстояла иначе, как видно из графика ниже.
Тот факт, что увеличилась точность памяти, говорит о том, что стимулирование теменной коры влияло на функции гиппокампа, а не самой теменной коры. Как показали предыдущие исследования, воздействие на теменную кору повлияло бы на яркость воспоминаний, однако этот показатель не изменился.
Сравнивая активность разных полушарий, ученые убедились, что стимуляция повлияла в основном на левую половину мозга.
Стоит также отметить, что нейронные паттерны при запоминании одинаковой информации схожи между собой. Таким образом, можно предположить, что стимулирование повлияло как на релевантные нейроны (которые активировались в ответ на показываемое видео), так и на нерелевантные (которые активировались в ответ на другие видео, уже находящиеся в памяти). Таким образом, возможно, стимуляция не влияла на конкретное запоминание, а лишь изменяла свойства нейронов, ответственных за сам процесс? Ученые ответили и на этот вопрос. Оказалось, что стимулирование способствовало лучшему восстановлению паттернов активности для релевантного видеофрагмента, и уменьшала память на детали нерелевантного материала.
Как же объяснить полученные результаты?
Ученые предположили, что стимулирование приводит к тому, что уменьшается активность гиппокампа в левом полушарии. Это в свою очередь влияет на другие зоны мозга (в левом полушарии).
Возможно, что, чем больше активность гиппокампа в момент запоминания, тем больше наш мозг обобщает увиденное. В результате, при ответах на вопросы все видео (и релевантные и нерелевантные в конкретный момент времени) кажутся нам одинаковыми. Гиппокамп как бы обобщает все детали, а также подавляет другие зоны, которые стараются запечатлеть уникальные особенности видеофрагмента. Кора, в свою очередь, наоборот, способствует тому, что мы запоминаем конкретику. В итоге, без стимуляции точность нашей эпизодической памяти падает.
Сравнивая нейронные паттерны активности, ученые убедились, что функционирование гиппокампа приводило к более частому перекрытию разных нейронных областей. То есть, действительно, терялась специфичность информации.
В то же время меньшая активность гиппокампа была связана с тем, что участники лучше вспоминали различные детали для конкретных видеофрагментов. В этом и сказался положительный эффект стимуляции, которая как бы подавляла активность гиппокампа в момент запоминания. Подавляла обобщение.
Выходит, что стимулирование теменной коры, которая тесно связана с гиппокампом (функционально), увеличило точность памяти, а также способствовало тому, что паттерн активности (в теменной и затылочной коре) при воспроизведении более точно повторял паттерн при запоминании. К такому результату приводила даже одна сессия тета-стимулирования. А что же тогда может быть, если производить такую стимуляцию постоянно? В дальнейшем, ученые планируют ответить и на этот вопрос.
«Вот почему иногда нам кажется, что воспоминание каких-то событий из жизни — это как ментальное путешествие во времени, — говорит ведущий исследователь, Мелисса Хебшер. —Наши результаты показывают, что стимулирование улучшает такое ментальное путешествие, улучшает его точность. А это в свою очередь открывает дорогу для разработки безопасных и эффективных способов улучшения памяти у людей».
Текст: Никита Отставнов