как мозг кодирует и воспроизводит воспоминания / Блог компании ua-hosting.company / Хабр

С одной стороны мозг человека достаточно понятен, с другой — полон загадок и вопросов, на которые пока нет ответов. И тут все логично, учитывая, что данная система чрезвычайно сложна как с точки зрения архитектуры, так и с точки зрения протекающих процессов и связи между ними. Если по классике сравнивать мозг с компьютером, то помимо обработки информации, он выполняет и ее хранение. Любое воспоминание изымается из архивов памяти под влиянием какого-то стимула: знакомый аромат, мелодия, слова и т.д. Однако остается вопрос — где этот архив и что способствует его открытию? Ученые из NINDS (Национальный институт неврологических расстройств и инсульта) изучили мозг пациентов, больных устойчивой к препаратам эпилепсией, чтобы выявить и попытаться объяснить механизмы извлечения воспоминаний. Так как же мы вспоминаем, что происходит в мозге в этот момент и почему исследование проводилось с участием больных эпилепсией? Об этом мы узнаем из доклада ученых. Поехали.

Основа исследования

Прежде всего стоит отметить, что пациенты с эпилепсией, которая не поддается препаратному лечению (лекарства, к сожалению, не могут сдерживать приступы) являются участниками другого исследования, в котором к их мозгу хирургическим путем подключены электроды для выявления механизмов возникновения приступов.

Наличие этих электродов позволяет параллельно провести исследование памяти, поскольку связь между этим заболеванием и памятью достаточно любопытна. Исследователи напоминают, что в далеком 1957 году некоему пациенту с эпилепсией удалили часть мозга, чтобы избавить его от приступов. Но у процедуры был серьезный побочный эффект — пациент больше не мог формировать новые воспоминания, т.е. у него пропал механизм эпизодической памяти.

С тех пор возникла теория, что эпизодические воспоминания сохраняются или кодируются как структуры (паттерны) нейронной активности. Когда человек сталкивается с каким-то стимулом (знакомый запах, звук и т.

д.), мозг воспроизводит эту активность, тем самым позволяя ему вспомнить что-то, связанное с этим стимулом. Это напоминает воспроизведение пластинки, на которую записали воспоминание, а иглой проигрывателя в данном случае служат внешние стимулы. Тем не менее, какой бы красивой не была аналогия, сам механизм этого процесса остается малоизученным.

Ранее уже проводилось исследование, нацеленное на объяснение механизмов извлечения воспоминаний. В качестве подопытных тогда выступали мыши и ученым удалось определить, что мозг может хранить воспоминания в уникальных последовательностях потенциалов действия*.

Потенциал действия* — основа нервного импульса, когда волна возбуждения движется по внешней части мембраны клетки, делая участки по которым она проходит отрицательно заряженными по отношению к внутренней поверхности мембраны.

Ученые решили проверить достоверность результатов исследования на грызунах, проведя такие же исследования на мозге человека. Наблюдения активности мозга грызунов, в частности медиальной височной доли, показали, что отдельные нейроны генерируют импульсы в последовательностях, когда животные изучают окружающую среду (в тестовой камере), и что эти последовательности воспроизводятся во время отдыха (когда животное не спит, но особой физической активности нет) и во время сна.

Воспроизведение последовательностей пиковой активности интерпретировалось как извлечение и консолидация памяти, а также как часть механизма планирования. Но это все у мышей, с людьми дела могут обстоять совсем иначе.

Нейронные последовательности, воспроизводимые в медиальной височной доли мышей, связаны с быстрыми колебаниями, которые называют «рябью». Рябь также имеет отношение к извлечению эпизодической памяти у людей. Следовательно, рябь может в теории быть связана с релевантным для памяти повторными воспроизведениями пиковой активности в мозге человека.

Результаты исследования

Для проверки теорий ученые провели исследование взаимосвязи между кортикальной рябью и пиковой активностью отдельных нейронов. В качестве испытуемых выступили 6 человек (4 мужчины и 2 женщины, средний возраст — 34.8 ± 4.7 года).

Изображение №1

Основными инструментами сбора информации стали: микроэлектродная решетка (MEA) для сбора данных о потенциалах действия отдельных нейронов и микро-локального поля* из передней височной доли; электрокортикограмма (iEEG) для сбора макромасштабных сигналов от субдуральных электродов, расположенных над латеральной височной корой и вдоль медиальной височной доли (1А и 1В).

Потенциалы локального поля* — временные электрические сигналы, генерируемые в нервной и других тканях посредством суммарной и синхронной электрической активности отдельных клеток (например, нейронов) в этой ткани.

Сигналы iEEG позволяли обнаружить колебания типа рябь в MTG и MTL, а также любую потенциальную связь между областями мозга.

MTL — медиальная височная доля мозга;
MTG — средняя височная извилина.

Рябь, присутствующая в записях электрокортикограммы медиальной височной доли, сопровождалась рябью в сигналах микро-LFP и пиками активности отдельных нейронов (1С). Рябь показала увеличение мощности в диапазоне от 80 до 120 Гц как в масштабе макро-iEEG, так и в масштабе микро-LFP.

Каждая пульсация, выявленная в каждом микроэлектроде, сопровождалась повышением активности отдельных нейронов в данном канале (

1C). Пиковая активность коры тесно связана с началом обнаруженных пульсаций в масштабах макро-iEEG и микро-LFP (1D).

В пределах отдельного микро-LFP импульса пики, полученные от канала электрода в определенной области коры, были привязаны к распространению ряби, что согласуется с взаимосвязью между пиковой и пульсационной активностью, наблюдаемой у грызунов и людей (1Е и 1F).

Изображение №2

Каждого из участников исследования попросили выполнить задачу на устное запоминание парных слов, которая требовала от них кодирования и последующего извлечения новых ассоциаций между парами случайно выбранных слов в каждом испытании (

2A).

Под событием всплеска ученые подразумевают временные индексы, в течение которых кортикальные пики превышали порог, основанный на частоте популяции, по меньшей мере на 25 мс. У всех участников всплески имели среднюю частоту 1.4 ± 0.2 Гц, и каждый всплеск включал 39.9 ± 6.3% всех идентифицированных единиц (нейронов) в течение данного конкретного сеанса выполнения задачи. События всплеска происходили неоднократно в течение всего времени представления испытуемым словесных пар (2В).

Далее ученые провели переупорядочивание нейронов в каждом испытании в соответствии с модельной последовательностью, полученной из относительного времени всплеска активности между парами нейронов в течение каждого периода кодирования. Данная модельная последовательность использовалась скорее для визуализации, нежели для анализа временной структуры активности нейронов в нескольких событиях в течение периодов кодирования и периодов поиска. Нейроны во время отдельных всплесков, по-видимому, сохраняют один и тот же последовательный порядок потенциала действия в течение всего времени кодирования (

2С).

Поскольку наблюдались повторяющиеся последовательности потенциала действия, когда участники опытов кодировали пары слов, удалось количественно оценить степень, в которой последовательности потенциала действия нейронов в события всплеска согласовывались между собой в разных испытаниях или отличались чем-то.

Для каждого события всплеска была определена последовательность пиковой активности между нейронами внутри этого конкретного всплеска посредством упорядочивания каждого нейрона в соответствии с тем, когда возник его максимальный потенциал действия в диапазоне ± 75 мс от центрального индекса события всплеска.

Было обнаружено несколько примеров нейронов, которые формировали последовательность в одном испытании, а потом реорганизовывались для формирования другой последовательности во время следующего испытания (2D).

Дабы проверить, насколько похожа какая-либо последовательность на любую другую последовательность, был определен коэффициент соответствия, который сравнивает попарные временные отношения между всеми нейронами, которые являются общими для обеих последовательностей, и принимает значение 1 для идеального прямого воспроизведения и -1 для идеального обратного воспроизведения.

Определив среднее попарное значение коэффициента соответствия между всеми последовательностями в каждом испытании, было проведено сравнение этого среднего значения с распределением значений коэффициента, которое возникает при сравнении всех попарных комбинаций последовательностей в разных испытаниях.

Анализ данных показал общий параметр для кодирования и для воспроизведения воспоминаний — повторяющиеся последовательности кортикальных пиков активности, которые наблюдались во всех испытаниях, даже при неправильном составлении словесной пары участниками.

Изображение №3

Следовательно, если успешное кодирование памяти зависит от временной последовательности потенциала действия нейронов, то извлечение памяти должно зависеть от той же самой последовательности (3А). Во время всех испытаний наблюдались повторяющиеся события всплесков во время кодирования и поиска (3В).

В процессе извлечения памяти последовательности, по-видимому, становились все более похожими на последовательности кодирования до того момента, когда участник озвучил свой ответ (

3С).

Любопытно, что данные повторения последовательностей во время кодирования и во время извлечения памяти увеличивались в случае правильного ответа на поставленную задачу (словесная пара). В случае же, когда участник неправильно воссоздавал словесную пару, наблюдалось меньше (3D). Тем не менее до того, как участник озвучивал неправильный ответ последовательности поиска были схожи с последовательностями кодирования. Другими словами, последовательность активации нейронов во время запоминания словесной пары совпадала с активностью во время озвучивания ответа в правильном варианте больше, чем в случае неверного ответа. Из этого следует, что мозг при необходимости вспомнить что-то конкретное выбирает нужную пластинку с этим воспоминанием и воспроизводит ее, метафорически говоря.

Если такой механизм есть, то он должен быть индивидуальным для разных воспоминаний (3F). Также было установлено, что правильное кодирование и поиск информации имели более низкую частоту всплесков популяции нейронов и более низкий коэффициент Фано по сравнению с аналогичными в испытаниях с неверным ответом. Это позволяет предположить, что успешный поиск включает воспроизведение точных последовательностей нейронного возбуждения (3G).

Изображение №4

Как уже говорилось ранее, события всплеска, наблюдаемые во время поиска, тесно связаны с колебаниями типа рябь в масштабе макро-iEEG и микро-LFP (1С). Однако лишь некоторые из этих кортикальных событий связаны с рябью в медиальной височной доле. Проводимые ранее исследования утверждают, что в основе извлечения воспоминаний лежат кортикальные события всплесков, связанные с аналогичными событиями в медиальной височной доле (4А).

Во время тестов со словесными парами наблюдались события всплесков, связанные с медиальной височной долей, которые демонстрировали более высокий коэффициент сходства последовательностей с периодом кодирования, чем те события, которые имели место в отсутствие активности медиальной височной доли (4В).

Также было установлено, что воспроизведение воспоминания в коре мозга, вызванное активностью в медиальной височной доле, происходило не позднее, чем через 100 мс после начала этой активности (4C).

Во время тестов, когда участники давали верный ответ, события всплесков, связанные с пульсациями MTL, продемонстрировали значительно большее воспроизведение последовательностей, присутствующих во время кодирования, по сравнению с несвязанными событиями (4D).

Из этого следует, что для каждого кодирования воспоминания имеется своя последовательность активности отдельных нейронов. А для правильного воспроизведения воспоминаний мозг должен воспроизвести эту последовательность повторно.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

В данном исследовании ученые смогли получить прямые вещественные доказательства того, что воспроизведение воспоминаний основано на скоординированном воспроизведении последовательностей потенциалов действия нейронов в мозге человека.

Когда человек что-то запоминает, в мозге формируется последовательность активности нейронов. Когда же он хочет что-то вспомнить, для успешного извлечения нужного воспоминания его мозг должен воспроизвести ранее созданную последовательность.

Это было подтверждено во время тестов. Когда участники испытания правильно вспоминали заданную словесную пару, последовательность воспроизведения (воспоминания) и кодирования (запоминания) совпадали, чего не наблюдалось в случаях ошибочных ответов.

По словам исследователей, их труд может стать дополнительным инструментом в попытках понять все особенности деструктивных процессов в мозге человека, вызывающих нарушения памяти, сознания и мышления. Если же рассуждать с более научно-фантастической точки зрения, то понимание того, что есть некая последовательность, которую можно воспроизвести, может позволить нам точно и быстро воспроизводить нужные воспоминания в нужный момент.

Немного рекламы 🙂

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Ученые выяснили, как именно «хранятся» слова в мозге

https://ria.ru/20191127/1561634209.html

Ученые выяснили, как именно «хранятся» слова в мозге

Ученые выяснили, как именно «хранятся» слова в мозге

Ученые Московского государственного психолого-педагогического университета (МГППУ) провели исследование механизмов хранения смысла глаголов в памяти. По словам… РИА Новости, 27.11.2019

2019-11-27T09:00

2019-11-27T09:00

2019-11-27T15:46

наука

университетская наука

навигатор абитуриента

московский государственный психолого-педагогический университет (мгппу)

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn22.img.ria.ru/images/153246/52/1532465216_0:3:1036:586_1920x0_80_0_0_d3c10797152bf9fea9762e707183be16.jpg

МОСКВА, 27 ноя — РИА Новости. Ученые Московского государственного психолого-педагогического университета (МГППУ) провели исследование механизмов хранения смысла глаголов в памяти. По словам ученых, результаты окажут влияние на терапию патологий, связанных с дефектами речи. Исследование опубликовано в журнале «Human Brain Mapping».По существующим оценкам, в среднем человек хранит в памяти несколько десятков тысяч слов, но, несмотря на это, в обычной жизни нам нужно всего несколько сот миллисекунд, чтобы отыскать в мысленном «словаре» требуемое слово. Долгое время считалось, что речевая система изолирована от других функций психики. Однако, как заявляют специалисты, в последнее время приобретает популярность принцип так называемого «воплощенного познания» (embodied cognition). Согласно ему, в работе со смыслом слов участвуют те же зоны мозга, которые отвечают за соответствующие действия: смысл глагола «бежать» хранится в том же участке, который управляет движением ног, смысл слова «желтый» — в участке, благодаря которому мы видим цвет.Для проверки этой гипотезы ученые МГППУ использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ), измеряющую слабые магнитные поля, порожденные электрической активностью мозга. МЭГ способна измерить активность определенного участка коры больших полушарий с миллисекундной точностью, что позволяет определить, соответствует ли возбуждение извлечению смысла из памяти или всего лишь воображению названного действия.По словам авторов исследования, знание о том, как здоровый мозг справляется с подобными трудностями, — ключ к пониманию и терапии ряда патологических состояний, среди которых, например, афазия Брока. При афазии Брока проблематичность извлечения слов из памяти является ведущим симптомом. Существует эффективная терапия этого заболевания, действенная, однако, не для всех пациентов. Исследователи МГППУ намерены установить, можно ли по результатам МЭГ-записи мозга при генерации глаголов предсказать эффективность такой терапии.

https://ria.ru/20191113/1560856836.html

https://ria.ru/20191111/1560734522.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn24.img.ria.ru/images/153246/52/1532465216_127:0:911:588_1920x0_80_0_0_bcee312641ad18eda0cc36482200bd9f.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

университетская наука, навигатор абитуриента, московский государственный психолого-педагогический университет (мгппу)

МОСКВА, 27 ноя — РИА Новости. Ученые Московского государственного психолого-педагогического университета (МГППУ) провели исследование механизмов хранения смысла глаголов в памяти. По словам ученых, результаты окажут влияние на терапию патологий, связанных с дефектами речи. Исследование опубликовано в журнале «Human Brain Mapping».

По существующим оценкам, в среднем человек хранит в памяти несколько десятков тысяч слов, но, несмотря на это, в обычной жизни нам нужно всего несколько сот миллисекунд, чтобы отыскать в мысленном «словаре» требуемое слово.

Долгое время считалось, что речевая система изолирована от других функций психики. Однако, как заявляют специалисты, в последнее время приобретает популярность принцип так называемого «воплощенного познания» (embodied cognition). Согласно ему, в работе со смыслом слов участвуют те же зоны мозга, которые отвечают за соответствующие действия: смысл глагола «бежать» хранится в том же участке, который управляет движением ног, смысл слова «желтый» — в участке, благодаря которому мы видим цвет.

13 ноября 2019, 09:00НаукаУченые выяснили, когда у человека появляется чувство справедливости

Для проверки этой гипотезы ученые МГППУ использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ), измеряющую слабые магнитные поля, порожденные электрической активностью мозга. МЭГ способна измерить активность определенного участка коры больших полушарий с миллисекундной точностью, что позволяет определить, соответствует ли возбуждение извлечению смысла из памяти или всего лишь воображению названного действия.

«Мы просили испытуемых придумывать глаголы к существительным. В половине случаев это было легко, как, например, пара «солнце — светить», в половине — сложнее. Что, например, делает подоконник? Была обнаружена активация моторной коры в промежуток времени, соответствующий извлечению смысла глагола из памяти. Когда придумать глагол было трудно, моторная активация была сильнее, что подтверждает нашу гипотезу», — рассказала лаборант-исследователь МЭГ-центра МГППУ Анна Павлова.

По словам авторов исследования, знание о том, как здоровый мозг справляется с подобными трудностями, — ключ к пониманию и терапии ряда патологических состояний, среди которых, например, афазия Брока.

11 ноября 2019, 09:00НаукаУченые выяснили, как музыкальное образование влияет на человека

При афазии Брока проблематичность извлечения слов из памяти является ведущим симптомом. Существует эффективная терапия этого заболевания, действенная, однако, не для всех пациентов. Исследователи МГППУ намерены установить, можно ли по результатам МЭГ-записи мозга при генерации глаголов предсказать эффективность такой терапии.

Как мозг хранит информацию?

Хранение информации — это память, а запоминание тесно связано с обучением.
Психологи издавна старались объяснить, как люди запоминают и почему они забывают многие
вещи, которые они учили. Но ни один еще не нашел ответы на эти вопросы. Согласно одной
теории, когда человек учит что-то, происходят некоторые физические изменения. В мозгу остается
определенный след. Соответственно воспоминания, или следы, могут покидать мозг, просто
угасать со временем. Ваше отношение к тому или иному событию тоже влияет на то, будете ли вы
его помнить или нет. Вообще люди склонны забывать вещи, которые неприятны или
огорчительны, и помнить то, что приятно.
Мозг может заучить различные виды заданий. Высокоорганизованный мозг может заучить более
сложные задания. В простейшем мозгу обучение очень примитивное. Люди показывают
наибольшие умственные способности.
Но как и где мозг хранит информацию, которую мы называем памятью? Как мы уже сказали,
ученые еще не могут полностью объяснить это. Человеческий мозг очень сложен по своему
строению. Кора человеческого мозга — это извитая, сморщенная, спутанная поверхность большей
части головного мозга.
Когда эти области возбуждали слабым электрическим током, у человека высвобождались
приобретенные знания. Эти стимулы заставляли мозг воспроизводить знания, которые были
заложены в него в прошлом. Известно, что повреждение определенных областей головного мозга
приводит к потере памяти.
Но являются ли они теми местами в мозге, где хранится информация, мы не знаем. Также мы не
знаем, как информация хранится. Некоторые ученые думают, что хранение информации — это
химический процесс: отдельные нервные клетки несут химически закодированную информацию.
Другие ученые полагают, что память — это результат некоторых постоянно происходящих
изменений в структуре нерва. Итак, память — это все еще тайна.

Для того, чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим логином и паролем

Память: способность мозга хранить и восстанавливать информацию

Что такое Память?

Память можно определить как способность мозга удерживать и добровольно восстанавливать информацию. Другими словами, это способность, которая позволяет нам вспоминать произошедшие события, мысли, ощущения, понятия и взаимосвязь между ними. Несмотря на то, что больше всего с памятью связан гиппокамп, отнести воспоминания только к одному отделу мозга нельзя, поскольку в этом процессе задействованы множество областей нашего мозга. Эта способность является одной из когнитивных функций, наиболее страдающих при старении. К счастью, память можно тренировать с помощью когнитивной стимуляции и различных умных игр.

Программа CogniFit («КогниФит»), являющаяся лидером в области тренировки мозга, позволяет укрепить эту и другие важнейшие когнитивные способности. Входящие в программу умные игры были разработаны для стимулирования определённых нейронных паттернов активации. Повторение этих когнитивных паттернов помогает укрепить задействованные в памяти нейронные связи, а также содействует созданию новых синапсов, способных реорганизовать и/или восстановить наиболее ослабленные или пострадавшие когнитивные функции.

Память — чрезвычайно сложная когнитивная функция. В ней участвует огромное количество отделов мозга, и мы постоянно её используем. Существуют различные теории и исследования этой когнитивной способности. Можно подразделить память на различные виды по следующим критериям:

• По времени, в течение которого удерживается информация: в данном случае речь идёт о сенсорной памяти, кратковременной памяти, рабочей памяти и долговременной памяти. Сенсорная память удерживает информацию в течение нескольких секунд, в то время как долговременная память, наоборот, может хранить информацию в течение практически неограниченного периода времени. Все виды памяти работают скоординированно для того, чтобы вся система функционировала корректно.
• По типу информации: вербальная память отвечает за хранение вербальной информации (то, что мы читаем, или слова, которые мы слышим), в то время как невербальная память позволяет хранить остальные данные (изображения, звуки, ощущения и т.д.).
• По задействованному органу чувств: в зависимости от используемого органа чувств, речь идёт о таких видах памяти, как зрительная память (зрение), слуховая память (слух), обонятельная память (обоняние), вкусовая память (вкус) и тактильная память (осязание).

Фазы памяти: процесс запоминания и воспоминания

Для того, чтобы вспомнить, что мы делали вчера, наш мозг должен произвести серию процессов. Каждый процесс необходим для доступа к воспоминаниям. Таким образом, нарушение любого из этих процессов не позволит нам вспомнить информацию. Чтобы создать воспоминание, наш мозг должен пройти через следующие фазы:

• Кодирование: на этой фазе в нашу систему памяти с помощью восприятия мы добавляем информацию, которую мы запоминаем. Например, когда нам кого-то представляют по имени. Необходимо обратить внимание на эту информацию, чтобы закодировать её.
• Хранение: чтобы удержать информацию надолго, мы сохраняем её в системе нашей памяти. Например, мы можем запомнить лицо человека и его имя.
• Восстановление: когда мы хотим что-то вспомнить, то обращаемся к хранилищу памяти и восстанавливаем нужную информацию. Например, чтобы, увидев человека на улице, вспомнить, как его зовут.

Примеры памяти

• Благодаря этой способности мы помним, где живём, как зовут наших родителей, лица наших друзей, что мы ели вчера на обед и даже какой город является столицей нашего государства.
• Память позволяет нам вспомнить о собрании на работе, запомнить имя клиента или пароль на компьютере.
• Учиться в школе или университете было бы невозможно без нашей системы хранения воспоминаний. Также нам было бы сложно запомнить дату экзамена или что мы запланировали сделать.
• При вождении автомобиля данная способность помогает нам вспомнить нужный маршрут. Также с её помощью мы помним, где припарковали машину, да и сам процесс вождения.

Амнезия и другие расстройства памяти

Исследования нарушений данной когнитивной функции помогли выяснить, что на самом деле представляет из себя память и как она работает. Являясь сложнейшей когнитивной функцией, она может пострадать в разной степени и по разным причинам. С одной стороны, специфические поражения могут быть связаны с двойной диссоциацией систем памяти. Это означает, что может быть повреждена одна из систем, в то время как другие не пострадают (например, может быть нарушена долговременная память при нормальном функционировании кратковременной). С другой стороны, подобные расстройства могут быть связаны с нейродегенеративным заболеванием (деменции и болезнь Альцгеймера), приобретённым церебральным поражением (черепно-мозговые травмы, инсульт, инфекции и другие болезни), врождёнными проблемами (паралич мозга и другие синдромы), с психическими расстройствами и расстройствами настроения (шизофрения, депрессия и тревожность), потреблением различных веществ (наркотики и медикаменты) и т.д. Также отдельные виды памяти могут быть нарушены при таких расстройствах обучаемости, как СДВГ, дислексия или дискалькулия.

Наиболее распространённым расстройством памяти является потеря памяти, например, при болезни Альцгеймера. Потеря этой способности известна как амнезия. Амнезии бывают антероградные (неспособность приобрести новые воспоминания) и ретроградные (неспособность вспомнить прошлое). Также существуют расстройства, при которых нарушено содержание воспоминаний (фабуляции и конфабуляции), гипермнезии. Характерные для Синдрома Корсакова конфабуляции представляют собой непроизвольные ложные воспоминания, при которых забытая информация заменяется вымышленными фактами. Гипермнезии, в свою очередь, представляют собой непроизвольное и слишком детальное воспоминание малозначимых, несущественных деталей, что характерно, в частности, при посттравматическом стрессе.

Как можно измерить и оценить состояние нашей памяти?

Тестирование состояния нашей памяти очень полезно, поскольку она имеет важнейшее значение в учебной сфере (для того, чтобы понимать, будет ли ребёнок испытывать трудности с запоминанием пройденного материала и нуждается ли в дополнительной помощи), в медицине (для того, чтобы понимать, будет ли помнить пациент какие ему нужно принимать лекарства, может ли он быть самостоятельным или ему необходима помощь), на работе (для того, чтобы понимать, может ли человек занимать определённую должность) и в нашей повседневной жизни

С помощью комплексного нейропсихологического тестирования можно надёжно и эффективно измерить память и другие когнитивные функции. CogniFit («КогниФит») предлагает серию тестов, которые оценивают некоторые субпроцессы памяти, такие как кратковременная слуховая память, контекстуальная память, кратковременная память, невербальная память, кратковременная зрительная память, рабочая память и распознавание. Тесты CogniFit («КогниФит») основаны на классическом Тесте на Длительное Поддержание Функции (CPT, Тест Коннера), Шкале Памяти Векслера (WMS), NEPSY (Коркман, Кирк и Кемп), Тесте Переменных Внимания (TOVA), Тесте на Симуляцию Нарушений Памяти (TOMM), Тесте «Лондонская башня» (TOL) и Задаче Визуальной Организации Хупера (VOT). С помощью этих тестов кроме памяти также можно измерить время отклика или реакции, скорость обработки информации, память на имена, зрительное восприятие, мониторинг, планирование, визуальное сканирование и пространственное восприятие.

• Последовательный Тест WOM-ASM: на экране появится серия шаров с различными цифрами. Необходимо запомнить эту серию цифр, чтобы затем воспроизвести её. Сначала серия будет состоять только из одной цифры, затем количество цифр будет расти до тех пор, пока пользователь не совершит ошибку. Нужно будет повторить каждую представленную серию.
• Тест-Расследование REST-COM: в течение короткого промежутка времени будут представлены объекты. Далее как можно быстрее нужно будет выбрать слово, соответствующее показанному изображению.
• Тест Идентификации COM-NAM: объекты будут представлены с помощью изображения или звука. Необходимо ответить в каком формате объект был показан в последний раз и был ли показан вообще.
• Тест на Концентрацию VISMEM-PLAN: на экране в случайном порядке появятся стимулы. Стимулы начнут загораться в определённой последовательности под звуковые сигналы. Необходимо обратить внимание как на звуки, так и на последовательность световых сигналов. Во время очереди игры пользователя нужно воспроизвести увиденный ранее порядок представления стимулов.
• Тест на Распознавание WOM-REST: на экране появятся три объекта. Сначала нужно будет как можно быстрее вспомнить порядок представления этих объектов. Далее появятся четыре серии по три объекта, некоторые из которых будут отличаться от ранее увиденных. Необходимо восстановить первоначальную последовательность в том же порядке.
• Тест на Восстановление VISMEM: в течение пяти-шести секунд на экране будет представлено изображение. За это время нужно постараться запомнить максимальное количество объектов на этом изображении. Затем картинка исчезнет, и пользователь должен будет выбрать верный вариант ответа из предложенных.

Восстановить, улучшить и стимулировать память

Все когнитивные способности, включая память, можно улучшить с помощью тренировки. CogniFit («КогниФит») даёт возможность делать это профессионально.

Пластичность мозга является основой для реабилитации памяти и других когнитивных функций. Мозг и его нейронные связи укрепляются за счёт использования функций, которые от них зависят. Таким образом, при тренировке памяти укрепляются нейронные связи задействованных отделов мозга.

CogniFit («КогниФит») состоит из опытной команды профессионалов, специализирующихся на изучении синаптической пластичности и процессов нейрогенеза. Это позволило создать персонализированную программу когнитивной стимуляции для каждого пользователя. Программа начинается с точной оценки памяти и других основных когнитивных функций. По итогам тестирования программа когнитивной стимуляции Cognifit («КогниФит») автоматически предложит персональную когнитивную тренировку для улучшения памяти и других когнитивных функций, которые, согласно оценке, в этом нуждаются.

Чтобы улучшить память, тренироваться нужно правильно и регулярно. CogniFit («КогниФит») предлагает инструменты оценки и реабилитации памяти и других когнитивных функций. Для корректной стимуляции необходимо 15 минут в день, два или три раза в неделю.

Эта программа доступна онлайн. Разнообразные интерактивные упражнения представлены в виде увлекательных умных игр, в которые можно играть с помощью компьютера. В конце каждой сессии CogniFit («КогниФит») представит подробный график прогресса когнитивного состояния.

Где хранится память?

Многочисленные исследования работы мозга посвящены тому чтобы выяснить как и где хранится память. Существует ряд разных гипотез о том как устроена и функционирует память, однако пока не так много научно-подтвержденных фактов, демонстрирующих клеточно-молекулярный уровень памяти. Обзор одной из таких работ совершенной недавно группой ученых из UCLA подталкивает к выводу, что память хранится отнюдь не в синапсах как ранее считали и утраченная память при определенных условиях может быть восстановлена. Сама научная статья опубликована в свободном доступе осенью прошлого года.

Как показывает новое исследование проведенное в Калифорнийском Университете, потерянная память может быть восстановлена. Открытия дают некоторую надежду пациентам с ранней стадией когнитивных нарушений.

Десятилетия ученые нейробиологи были убеждены, что память хранится в синапсах — соединениях отростков клеток головного мозга, нейронах, — которые разрушаются при болезни Альцгеймера. (Наиболее известный и распространенный диагноз при котором самым первым признаком когнитивных нарушений является нарушение памяти. Прим. Пер.). Однако новое исследование приводит доказательства, вступающие в противоречия с идеей, что долговременная память хранится в синапсах.

Синаптические связи двух нейронов (Оригинал)

«Долгосрочная память не хранится в синапсе», утверждает Давид Гланцман (David Glanzman), автор работы и профессор интегративной биологии, психологии, и нейробиологии Университета в Калифорнии. «Это радикальное заявление, но оно основано на доказательствах. Похоже на то, что нервная система способна восстанавливать утраченные синаптические связи. Если ваш мозг сможет их восстановить, это означает, что память вернется. Это не так уж легко, но я убежден, это возможно».

Команда ученых возглавляемая Гланцманом изучала один из типов морских улиток — Аплизия (Aplysia) — чтобы понять механизм обучения и памяти. Аплизия реагирует защитной реакцией, чтобы избежать возможного повреждения и исследователей особенно интересовал т.н. рефлекс втягивания жабер в ответ на прикосновение к сифону и участие в нем чувствительных и двигательных нейронов.

Они закрепляли этот рефлекс, раздражая хвост слабым электрическим током. Усиленная реакция сохранялась дни после серии электрических ударов током, что указывало на сформировавшуюся долгосрочную память. Гланцман поясняет, что шок является причиной выброса серотонина в центральной нервной системе улитки.

Долговременная память обусловлена возникновением новых синаптических связей, вызванных влиянием серотонина (нейромедиатор, который вырабатывается нервными клетками Прим. пер.), говорит Гланцман. Формирование долговременной памяти связано с синтезом новых белков клетками головного мозга, которые участвуют в создании новых синапсов. Если этот процесс прервать — например сильный удар, контузия или какое-либо другое повреждение — прекращается синтез белков и память не формируется. (Это и есть причина т.н. ретроградной амнезии — нарушение памяти на события непосредственно перед травмой.)

«Если вы обучите животное какой-либо задаче, затем подавите синтез белков в мозге немедленно после обучения, а по прошествии 24 часов протестируете вновь, животное не сможет воспроизвести полученный навык», говорит Гланцман. «Однако, если вы обучите, потом подождете 24 часа, и только потом сделаете животному инъекцию ингибитора синтеза белков в мозг, животное продемонстрирует прекрасную память на полученный навык по прошествии суток. Другими словами, с тех пор как долгосрочная память сформировалась, временное прерывание синтеза белков в клетках головного мозга её не затронет. Это свойственно и для примитивной нервной системы Аплизии и для мозга человека». (И также это объясняет почему память о событиях после травмы обычно не нарушается, или почему пожилые люди прекрасно помнят события из жизни в юности, но с трудом запоминают что с ними случилось накануне — синтез белка в нейронах головного мозга, с годами угасает. Прим. пер.)

Коллектив Гланцмана обнаружил абсолютно идентичный механизм, когда изучал нейроны улитки в чашке Петри. Ученые поместили в чашку Петри чувствительные и двигательные нейроны, участвующие в рефлексе защитного сокращения мышц. Отростки нейронов сформировывали синаптические соединения подобные тем, которые возникают в теле улитки. Новые синапсы образовывались между чувствительными и двигательными нейронами, когда в чашку добавлялся серотонин. Однако, если серотонин добавляли немедленно вслед добавленной субстанции ингибирующей синтез белков,  образование новых синаптических связей оказывалось блокированным — формирование долговременной памяти становилось невозможным.

Дэвид Гланцман

Исследователи также пытались выяснить исчезали ли возникшие синаптические связи, уже после консолидации долговременной памяти или нет. Для этой цели они буквально подсчитали число новых синапсов в чашке Петри, а затем только по прошествии 24 часов добавили ингибитор синтеза протеинов, блокировав образование белков в нейронах. Днем позже они подсчитали заново число связей.

Что же они обнаружили? Вновь образованные синаптические связи окрепли, усилились и стали более прочными. Как оказалось, позднее воздействие ингибитора синтеза белков не нарушило синаптических связей сформировавших долговременную память. Этот феномен оказался абсолютно идентичным тому, который ученые обнаружили в нервной системе улитки, говорит Гланцман.

В последующем исследователи добавив серотонин в чашку Петри, содержащую чувствительные и двигательные нейроны, подождали 24 часа, а затем еще добавили небольшую порцию серотонина, чтобы обновить навык первоначально полученный в результате тренинга. Немедленно после этого, не ожидая как в предыдущем опыте, они блокировали синтез белков в исследуемых нейронах, добавив ингибитор. На этот раз они нашли, что рост и образование синапсов было остановлено. А когда заново подсчитали их количество, оказалось, что число синапсов было сброшено до уровня, который существовал до тренинга, рассказал Гланцман. Это свидетельствует о том, что последний импульс серотонина, вызвавший как бы новый акт формирования памяти не смог закрепить образование нейронных связей из-за немедленно последовавшего блокирования синтеза белка, новая память в нейронах оказалась стертой.

Если существующее убеждение, что память хранится в нейронных связях являлось бы истинной, ученые должны были бы обнаружить, что утраченные синапсы были абсолютно идентичны тем, что образовались в ответ на добавление серотонина. Однако это не совсем так. Вместо этого исследователи столкнулись с тем, что новые синапсы все же присутствовали, но часть их исчезла, также исчезла и часть первоначально возникших связей.

Гланцман утверждает, что пока нет достоверной модели определить какие точно синапсы остаются, а какие исчезают, это подразумевает, что память хранится отнюдь не только в нейронных связях.

Ученые повторили эксперимент на улитке и дали ей умеренную дозу разрядов, которая по идее должна была бы воспрепятствовать долговременной памяти, однако память, которая, как они ожидали, полностью исчезнет вернулась. Это свидетельствует о том, что утраченные в результате шока синаптические связи восстановились. «Вероятно память хранится не в синапсах, а где-то еще», полагает Гланцман. «Мы думаем она скорее всего в ядрах нейронов, но пока мы этого не доказали.»

Гланцман считает, что их исследование может иметь существенное значение для лиц страдающих болезнью Альцгеймера. В особенности потому что известно о разрушении синапсов в мозге при этом заболевании, и теперь это может не обязательно означать, что память также нарушается.

«До тех пор пока нейроны живы, память потенциально должна сохраняться, вы способны хотя бы отчасти восстановить потерянную память на ранних стадиях заболевания», говорит он. Также Гланцман добавил, что на поздних стадиях нейроны гибнут, и это вероятнее всего означает, что память уже не вернуть.

Молекулярные и клеточные процессы очень схожи у морской улитки и человека, несмотря на то, что нервная система первой состоит из порядка 20.000 нервных клеток, а у человека насчитывается около 1.000.000.000.000 (или 10¹²). Каждый из которых имеет несколько тысяч связей.

Ранее Гланцман был убежден, что травматическая память может исчезнуть полностью, однако теперь он поменял свои убеждения. Сейчас ученый пришел к выводу: раз память хранится каким-то образом в ядрах нервных клеток, должно быть непросто ее изменить. Практически все процессы, которые участвуют в формировании памяти у морской улитки также имеют место в головном мозге млекопитающих, сказал Гланцман. Исследования памяти и восстановления синаптических связей на примере морской улитки он намерен продолжить.

Оригинал

Ученые пересмотрели прежние представления о работе памяти

8 апреля 2017

Автор фото, F WALSH

Подпись к фото,

Человеческий мозг — это нерукотворный шедевр, и ученым предстоит еще немало труда, чтобы понять, как он работает

Что на самом деле происходит у нас в голове, когда мы формируем воспоминания и сохраняем их на будущее?

Группа американских и японских ученых совершило открытие, которое поразило и восхитило их самих.

Они обнаружили, что мозг «удваивает» каждое воспоминание, записывая любые пережитые нами события дважды.

Одна запись — для немедленного, сиюминутного использования, а другая — на всю жизнь.

Раньше считалось, что процесс начинается с формирования воспоминания в кратковременной памяти, а потом оно постепенно переходит в долговременную.

По словам ученых, это открытие было неожиданным, но вместе с тем — прекрасным и убедительным.

Значительный прорыв

В запоминании пережитого нами опыта активно участвуют две области мозга. Гиппокамп — это хранилище кратковременной памяти, а кора головного мозга служит для долгосрочного хранения.

Эта идея приобрела популярность в пятидесятых годах прошлого века после случая с Генри Молайсоном.

Во время операции по поводу мучивших его эпилептических припадков у него был повержеден гиппокамп. После этого Генри утратил способность запоминать любую новую информацию, однако сохранил память обо всём, что происходило до операции.

После этого в ученом мире утвердилось представление о том, что память о событиях формируется в гиппокампе, а потом перемещается в кору головного мозга, где она и хранится в дальнейшем.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Эксперименты с «включением» и «выключением» памяти проводились на мышах

Однако исследователи из центра по изучению генетики нейронных цепей Riken-MIT поставили совершенно изумительный опыт, наглядно продемонстрировавший, что это не так.

Эксперименты проводились на мышах, но предполагается, что их результаты применимы и к людям.

Ученые изучали, как определенные воспоминания формируются в виде кластера взаимосвязанных клеток мозга в качестве реакции на пережитый шок.

Затем они с помощью луча света, направленного на мозг, добивались контроля над деятельностью отдельных нейронов, что позволяло им в буквальном смысле «включать» и «выключать» воспоминания.

Согласно выводам, опубликованным в журнале Science, формирование воспоминаний происходило одновременно в гиппокампе и в коре головного мозга.

Профессор Шушуму Тонегама, директор исследовательского центра, в интервью Би-би-си признает, что результаты экспериментов удивили ученых.

«Неожиданно и удивительно»

«Это идет вразрез с популярной гипотезой, которой руководствовались на протяжении десятилетий. Это серьезный прорыв», — говорит ученый.

Мыши, судя по всему, не использовали долговременную память в коре мозга в первые дни после формирования воспоминаний.

Они забывали об испытанном ими шоке после того, как «выключали» кратковременную память в гиппокампе.

Однако затем ученые смогли заставить мышей вспомнить об этом событии, когда «вручную» включали долговременную память (то есть отпечаток о шоке там однозначно присутствовал).

«В первые дни после формирования воспоминание находится в своего рода зачаточном или «безмолвном» состоянии», — объясняет профессор Тонегава.

Ученые также продемонстрировали, что долговременная память так никогда и не «вызревает», если связь между гиппокампом и корой головного мозга оказывается заблокирована.

Таким образом, между двумя этими участками мозга все же существует определенная взимосвязь, и со временем кора головного мозга берет на себя все более важную роль в хранении какого-либо воспоминания.

«Это всего лишь только одно исследование, но я думаю, что его авторы серьезно подкрепили свои выводы, — говорит доктор Эми Милтон, изучающая вопросы памяти в Кембриджском университете, о работе своих коллег. — Они звучат убедительно, и я полагаю, что это даст нам ключ к пониманию того, как работает память и у людей».

На данный момент это всего лишь крупица фундаментальной науки, которая пытается объяснить, как устроено и работает наше тело.

По словам профессора Тонегавы, нынешние исследования могут пролить свет на то, что происходит во время заболеваний, связанных с потерей памяти, например, деменции.

Так, во время предыдущих исследований было установлено, что мыши, страдающие болезнью Альцгеймера, по-прежнему формируют воспоминания, но не способны извлечь их из памяти.

«Понимание того, как происходят эти процессы, способно помочь пациентам с умственными расстройствами», — говорит профессор Тонегава.

Зоны мозга, отвечающие за память — Блог Викиум

Какая часть головы отвечает за память? Существует ли какой-то особенный отдел мозга, который хранит воспоминания? Какой участок головного мозга можно тренировать для того, чтобы мгновенно вызывать в памяти важную информацию? Давайте разбираться!

Человеческая память изучается на протяжении веков. Еще Рене Декарт задавался вопросами тех или иных возможностей человеческого мозга. Иван Петрович Павлов изучал сигнальную систему головного мозга. В последнее время в психологии, психофизиологии, нейробиологии становится все больше открытий. Изучение человеческого мозга захватывает умы величайших ученых современности.

Если спросить обычного человека о том, где хранятся его воспоминания, то, скорее всего, он ответит, что где-то в голове. Однако, на деле все обстоит несколько иначе. За последние несколько десятков лет ученые нашли зоны мозга, которые отвечают за аппетит, узнали, что улучшить познавательные функции мозга действительно возможно, что отдельные зоны головного мозга отвечают за моральный контроль и циклы сна и бодрствования. Но сегодня еще нельзя сказать однозначно, что в каком-то из полушарий головного мозга был найден участок, который со 100% долей вероятности отвечает за память. Несмотря на то, что на данный момент развитие науки идет семимильными шагами, центр воспоминаний в мозге найти пока не удалось.

В конце 19-века ряд ученых изучали высшие психические функции. В то время в этой области была совершена масса открытий. Чуть позже, в результате многих исследований, европейские ученые обнаружили, что пациенты могут терять некоторые психологические функции при поражении тех или иных участков головного мозга. В зависимости от повреждений, такие люди теряли способность мыслить логически, понимать речь на слух, строить связные предложения. В то же время и появилась технология лоботомии, которая некоторый период времени применялась для лечения агрессии и неврозов. Однако, спустя некоторое время, такой метод был признан варварским и более не применялся.

Спустя несколько десятилетий затишья, в конце двадцатого века ученых ждал огромный прорыв. Был изобретен метод магнитно-резонансной томографии. Именно он позволил ученым и врачам без каких-либо ограничений наблюдать за динамикой активности отдельных участков головного мозга. Именно благодаря исследованиям, полученным через томограф, исследователи нашли зоны мозга, которые связаны с восприятием собственного “я”, способностью распознавать эмоции других людей. Кроме того, учеными были открыты зоны, которые отвечают за авантюризм, тягу к приключениям, любопытство и т.д.

Примерно в одно время с этим были открыты центры мозга, отвечающие за базовые потребности и эмоции человека, такие как страх, агрессия, аппетит, оптимизм и пр. Однако, несмотря на все масштабные открытия и исследования, участки мозга человека, которые открывают тайну хранения памяти, так и не были обнаружены.

Однако эксперименты и исследования на эту тему продолжают приносить свои плоды.

Не так давно исследователь Карл Лэшли, который всю свою жизнь посвятил работе над открытиями в области нейробиологии, провел интересный эксперимент над крысами. Подопытных животных учили элементарным трюкам. После удаления половины мозга крысы, несмотря на то, что некоторые из них теряли рядовые способности, сохраняли в памяти то, чему их научили ранее.

Еще одна загадка, связанная с особенностями памяти, связана и с обновлением мозга. Если сравнивать человеческий мозг и мощный компьютер, то жесткий диск в нем статичен. Без постороннего вмешательства он не обновляется. В отличие от человеческого мозга, в котором регулярно происходит ряд химических процессов и создаются новые нейронные связи. Однако, несмотря на то, что мозг регулярно обновляется, многие из нас на протяжении всей жизни продолжают помнить события, которые произошли с нами в глубоком детстве. Многие психологи связывают память и эмоциональные потрясения. Чем сильнее эмоции, тем сильнее врезаются в память, связанные с ними, события, в каком бы возрасте они бы ни произошли.

Автор многочисленных научных работ в области исследований особенности работы мозга, Руперт Шелдрейк, выдвинул интересную гипотезу. Воспоминания человека находятся в измерении, которое недоступно для наблюдения ученых. Ученый считает, что мозг представляет собой не столько компьютер, основной задачей которого является хранение информации, сколько «телевизор», который преобразует в память события извне.

Представление большинства ученых о памяти имеет тесную связь с линейным представлением о времени. Если сравнить память человека с кинопленкой, то только сам человек воспринимает кадры как минувшие и настоящие, на самом же деле  — они всегда существуют в одном и том же времени. Быть может, линейное восприятие времени и мешает нам правильно взглянуть на загадку человеческой памяти?

Реальность многогранна, однако мы видим ее через призму нашего собственного восприятия.

 

Где в мозгу хранятся воспоминания? — Квинслендский институт мозга

Воспоминания хранятся не только в одной части мозга. Различные типы хранятся в разных взаимосвязанных областях мозга. Для явных воспоминаний — которые касаются событий, которые произошли с вами (эпизодические), а также общих фактов и информации (семантические) — есть три важных области мозга: гиппокамп, неокортекс и миндалевидное тело. Неявные воспоминания , такие как моторные воспоминания, полагаются на базальные ганглии и мозжечок.Кратковременная рабочая память больше всего полагается на префронтальную кору.

Части мозга, участвующие в памяти (Иллюстрация Левента Эфе)

Явная память

В явной памяти участвуют три области мозга: гиппокамп, неокортекс и миндалевидное тело.

Гиппокамп

В гиппокампе, расположенном в височной доле мозга, формируются эпизодические воспоминания, которые индексируются для последующего доступа. Эпизодические воспоминания — это автобиографические воспоминания об определенных событиях в нашей жизни, например о кофе, который мы пили с другом на прошлой неделе.

Откуда мы это знаем? В 1953 году пациенту по имени Генри Молисон хирургическим путем удалили гиппокамп во время операции в США по лечению эпилепсии. Его эпилепсия была излечена, и Молезон прожил еще 55 лет здорового возраста. Однако после операции он смог сформировать лишь эпизодические воспоминания, которые длились считанные минуты; он был совершенно неспособен постоянно хранить новую информацию. В результате память Молисона в основном ограничилась событиями, которые произошли за годы до его операции, в далеком прошлом.Тем не менее, он все еще мог улучшить свои показатели в выполнении различных двигательных задач, хотя он не помнил, чтобы когда-либо сталкивался с ними или выполнял их. Это указывает на то, что, хотя гиппокамп имеет решающее значение для накопления воспоминаний, он не является местом постоянного хранения памяти и не нужен для моторных воспоминаний.

Исследование Генри Молезона было революционным, поскольку показало, что существует множество типов памяти. Теперь мы знаем, что имплицитное моторное обучение происходит не в гиппокампе, а в других областях мозга — базальных ганглиях и мозжечке.

Neocortex

Неокортекс — это самая большая часть коры головного мозга, лист нервной ткани, которая формирует внешнюю поверхность мозга, отличающуюся у высших млекопитающих своим морщинистым видом. У людей неокортекс участвует в высших функциях, таких как сенсорное восприятие, генерация моторных команд, пространственное мышление и язык. Со временем информация из определенных воспоминаний, которые временно хранятся в гиппокампе, может быть передана в неокортекс в качестве общих знаний — например, знание того, что кофе помогает мне взбодриться.Исследователи считают, что этот перенос из гиппокампа в неокортекс происходит во время сна.

Миндалевидное тело

Миндалевидное тело, миндалевидная структура в височной доле мозга, придает воспоминаниям эмоциональное значение. Это особенно важно, потому что сильные эмоциональные воспоминания (например, связанные со стыдом, радостью, любовью или горем) трудно забыть. Постоянство этих воспоминаний предполагает, что взаимодействия между миндалевидным телом, гиппокампом и неокортексом имеют решающее значение для определения «стабильности» памяти, то есть того, насколько эффективно она сохраняется с течением времени.

Есть еще один аспект, связанный с вовлечением миндалины в память. Миндалевидное тело не просто изменяет силу и эмоциональное содержание воспоминаний; он также играет ключевую роль в формировании новых воспоминаний, связанных со страхом. Ужасающие воспоминания могут образоваться уже после нескольких повторений. Это делает «обучение со страхом» популярным способом исследования механизмов формирования, консолидации и припоминания памяти. Понимание того, как миндалевидное тело обрабатывает страх, важно из-за его отношения к посттравматическому стрессовому расстройству (ПТСР), от которого страдают многие из наших ветеранов, а также полицейские, парамедики и другие люди, подвергшиеся травмам.Беспокойство в учебных ситуациях также может затрагивать миндалину и может привести к избеганию особенно сложных или стрессовых задач.

Исследователи

QBI, включая профессора Панкаджа Саха и доктора Тимоти Бреди, считают, что понимание того, как воспоминания о страхе формируются в миндалине, может помочь в лечении таких состояний, как посттравматическое стрессовое расстройство.

Неявная память

В имплицитной памяти задействованы две области мозга: базальные ганглии и мозжечок.

Базальные ганглии

Базальные ганглии — это структуры, лежащие глубоко внутри мозга и участвующие в широком спектре процессов, таких как эмоции, обработка вознаграждений, формирование привычек, движение и обучение. Они особенно вовлечены в координацию последовательности двигательной активности, которая может потребоваться при игре на музыкальном инструменте, танцах или игре в баскетбол. Базальные ганглии — это области, наиболее пораженные болезнью Паркинсона. Это проявляется в нарушении движений пациентов с болезнью Паркинсона.

Мозжечок

Мозжечок, отдельная структура, расположенная в задней части мозга, наиболее важна для управления мелкой моторикой, которая позволяет нам использовать палочки для еды или нажимать эту клавишу фортепиано чуть мягче. Хорошо изученным примером моторного обучения мозжечка является вестибулоокулярный рефлекс, который позволяет нам удерживать взгляд на каком-либо месте, когда мы поворачиваем голову.

Рабочая память

Префронтальная кора

Префронтальная кора (ПФК) — это часть неокортекса, которая находится в самом передней части мозга.Это самое последнее дополнение к мозгу млекопитающих, которое участвует во многих сложных когнитивных функциях. Исследования нейровизуализации человека с использованием аппаратов магнитно-резонансной томографии (МРТ) показывают, что когда люди выполняют задачи, требующие от них хранения информации в их кратковременной памяти, например, местоположение вспышки света, PFC становится активным. Также, похоже, существует функциональное разделение между левой и правой сторонами PFC: левая больше участвует в вербальной рабочей памяти, а правая более активна в пространственной рабочей памяти, например, в запоминании того, где произошла вспышка света.

частей мозга, связанных с памятью

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните функции мозга, участвующие в памяти
• Распознать роль гиппокампа, миндалины и мозжечка

Хранятся ли воспоминания только в одной части мозга или они хранятся во многих разных частях мозга? Карл Лэшли начал исследовать эту проблему около 100 лет назад, создавая повреждения в мозге таких животных, как крысы и обезьяны.Он искал свидетельство инграммы: группы нейронов, которые служат «физическим представлением памяти» (Josselyn, 2010). Во-первых, Лэшли (1950) обучил крыс находить путь через лабиринт. Затем он использовал доступные в то время инструменты — в данном случае паяльник — для создания повреждений в мозгу крыс, особенно в коре головного мозга. Он сделал это, потому что пытался стереть инграмму или исходный след воспоминаний крыс о лабиринте.

Лэшли не нашел свидетельств инграммы, и крысы все еще могли найти свой путь через лабиринт, независимо от размера или местоположения поражения.Основываясь на его создании повреждений и реакции животных, он сформулировал гипотезу эквипотенциальности: если часть одной области мозга, отвечающая за память, повреждена, другая часть той же области может взять на себя эту функцию памяти (Lashley, 1950). Хотя ранние работы Лэшли не подтвердили существование инграммы, современные психологи делают успехи в ее поиске. Эрик Кандел, например, десятилетиями работал над синапсом, базовой структурой мозга и его ролью в управлении потоком информации через нейронные цепи, необходимой для хранения воспоминаний (Mayford, Siegelbaum, & Kandel, 2012).

Многие ученые считают, что весь мозг связан с памятью. Однако после исследования Лэшли другие ученые смогли более внимательно изучить мозг и память. Они утверждали, что память расположена в определенных частях мозга, и определенные нейроны можно распознать по их участию в формировании воспоминаний. Основными частями мозга, связанными с памятью, являются миндалевидное тело, гиппокамп, мозжечок и префронтальная кора ([ссылка]).

Миндалевидное тело участвует в воспоминаниях о страхе и страхе.Гиппокамп связан с декларативной и эпизодической памятью, а также с памятью распознавания. Мозжечок играет роль в обработке процедурных воспоминаний, например, как играть на пианино. Префронтальная кора, кажется, участвует в запоминании семантических задач.

АМИГДАЛА

Во-первых, давайте посмотрим на роль миндалины в формировании памяти. Основная задача миндалевидного тела — регулировать эмоции, такие как страх и агрессия ([ссылка]). Миндалевидное тело играет роль в том, как хранятся воспоминания, потому что на хранение влияют гормоны стресса.Например, один исследователь экспериментировал с крысами и реакцией страха (Josselyn, 2010). Используя метод Павлова, нейтральный тон сочетался с ударом ноги крысам. Это вызвало у крыс воспоминания о страхе. После кондиционирования каждый раз, когда они слышали тон, они замирали (защитная реакция у крыс), указывая на память о надвигающемся шоке. Затем исследователи вызвали гибель клеток в нейронах боковой миндалины, которая является специфической областью мозга, ответственной за воспоминания о страхе.Они обнаружили, что воспоминания о страхе исчезли (вымерли). Из-за своей роли в обработке эмоциональной информации миндалевидное тело также участвует в консолидации памяти: процессе передачи нового обучения в долговременную память. Миндалевидное тело, кажется, облегчает кодирование воспоминаний на более глубоком уровне, когда событие эмоционально возбуждает.

Ссылка на обучение

В этом выступлении TED под названием «Мышь. Лазерный луч. Манипулируемая память », — Стив Рамирес и Сюй Лю из Массачусетского технологического института рассказывают об использовании лазерных лучей для управления памятью о страхе у крыс.Узнайте, почему их работа вызвала ажиотаж в СМИ после того, как она была опубликована в Science .

ГИППОКАМП

Другая группа исследователей также экспериментировала с крысами, чтобы узнать, как гиппокамп влияет на обработку памяти ([ссылка]). Они создали повреждения в гиппокампе крыс и обнаружили, что крысы продемонстрировали нарушение памяти при выполнении различных задач, таких как распознавание объектов и бег по лабиринту. Они пришли к выводу, что гиппокамп участвует в памяти, в частности, в нормальной памяти распознавания, а также в пространственной памяти (когда задачи памяти похожи на тесты на вспоминание) (Clark, Zola, & Squire, 2000).Другая задача гиппокампа — проецировать информацию на корковые области, которые придают воспоминаниям значение и связывают их с другими связанными воспоминаниями. Это также играет роль в консолидации памяти: процесс передачи нового обучения в долговременную память.

Повреждение этой области лишает нас возможности обрабатывать новые декларативные воспоминания. У одного известного пациента, известного в течение многих лет только как HM, удалили левую и правую височные доли (гиппокамп) в попытке помочь контролировать приступы, от которых он страдал в течение многих лет (Corkin, Amaral, González, Johnson, & Hyman, 1997).В результате его декларативная память была значительно нарушена, и он не мог формировать новые семантические знания. Он потерял способность формировать новые воспоминания, но все еще мог помнить информацию и события, которые произошли до операции.

Ссылка на обучение

Для более подробного изучения того, как работает память, а также того, как исследователи сейчас изучают мозг Х. М., просмотрите это видео на Nova PBS.

Головной мозг и префронтальная корка

Хотя гиппокамп, кажется, больше обрабатывает явные воспоминания, вы все равно можете его потерять и иметь возможность создавать неявные воспоминания (процедурная память, моторное обучение и классическая обусловленность) благодаря мозжечку ([ссылка]).Например, один классический эксперимент с кондиционированием заключается в том, чтобы приучить испытуемых моргать, когда им дают вдохнуть воздух. Когда исследователи повредили мозжечок кроликов, они обнаружили, что кролики неспособны выучить условную реакцию моргания глаз (Steinmetz, 1999; Green & Woodruff-Pak, 2000).

Другие исследователи использовали сканирование мозга, в том числе позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), чтобы узнать, как люди обрабатывают и сохраняют информацию. Судя по этим исследованиям, в дело вовлечена префронтальная кора.В одном исследовании участники должны были выполнить две разные задачи: либо поиск буквы a в словах (что считается задачей восприятия), либо категоризация существительного как живого или неживого (что считается семантической задачей) (Kapur et al. , 1994). Затем участников спросили, какие слова они видели ранее. Напоминание было намного лучше для семантической задачи, чем для задачи восприятия. По данным ПЭТ-сканирования, в семантической задаче было гораздо больше активации в левой нижней префронтальной коре.В другом исследовании кодирование было связано с левой фронтальной активностью, в то время как получение информации было связано с правой фронтальной областью (Craik et al., 1999).

НЕЙРОТРАНСМИТТЕРЫ

Также, по-видимому, существуют определенные нейротрансмиттеры, участвующие в процессе памяти, такие как адреналин, дофамин, серотонин, глутамат и ацетилхолин (Myhrer, 2003). Среди исследователей продолжаются дискуссии и дебаты о том, какой нейротрансмиттер играет конкретную роль (Blockland, 1996).Хотя мы еще не знаем, какую роль каждый нейротрансмиттер играет в памяти, мы знаем, что коммуникация между нейронами через нейротрансмиттеры имеет решающее значение для развития новых воспоминаний. Повторяющаяся активность нейронов приводит к увеличению количества нейромедиаторов в синапсах и к более эффективным и большему количеству синаптических связей. Так происходит консолидация памяти.

Также считается, что сильные эмоции вызывают формирование сильных воспоминаний, а более слабые эмоциональные переживания формируют более слабые воспоминания; это называется теорией возбуждения (Christianson, 1992).Например, сильные эмоциональные переживания могут вызвать выброс нейротрансмиттеров, а также гормонов, укрепляющих память; поэтому наша память на эмоциональное событие обычно лучше, чем наша память на неэмоциональное событие. Когда люди и животные подвергаются стрессу, мозг выделяет больше нейротрансмиттера глутамата, что помогает им вспомнить стрессовое событие (McGaugh, 2003). Об этом наглядно свидетельствует так называемый феномен фотовспышки.

Флэш-память — это исключительно четкое воспоминание о важном событии ([ссылка]).Где вы были, когда впервые услышали о терактах 11 сентября? Скорее всего, вы можете вспомнить, где вы были и чем занимались. Фактически, опрос Pew Research Center (2011) показал, что 97% американцев, которым на момент события было 8 лет и старше, могут вспомнить момент, когда они узнали об этом событии, даже через десять лет после того, как оно произошло.

Большинство людей могут вспомнить, где они были, когда впервые услышали о терактах 11 сентября. Это пример фотовспышки: запись нетипичного и необычного события, имеющего очень сильные эмоциональные ассоциации.(кредит: Майкл Форан)

Копай глубже: неточные и ложные воспоминания

Даже воспоминания о вспышках со временем могут терять точность, даже при очень важных событиях. Например, как минимум трижды, когда его спросили, как он узнал о террористических актах 11 сентября, президент Джордж Буш ответил неточно. В январе 2002 года, менее чем через 4 месяца после терактов, тогдашнего президента Буша спросили, как он узнал о терактах.Он ответил:

Я сидел там и мой начальник штаба — ну, во-первых, когда мы вошли в класс, я увидел, как этот самолет влетел в первое здание. Был включен телевизор. И вы знаете, я подумал, что это ошибка пилота, и был поражен, что кто-то мог совершить такую ​​ужасную ошибку. (Гринберг, 2004, стр. 2)

Вопреки тому, что вспоминал президент Буш, никто не видел первого сбитого самолета, кроме людей, лежавших на земле возле башен-близнецов. Первый самолет не снимали на видео, потому что это было обычное утро вторника в Нью-Йорке, до первого сбития самолета.

Некоторые люди связывали ошибочное воспоминание Буша об этом событии с теориями заговора. Однако есть гораздо более мягкое объяснение: человеческая память, даже воспоминания от фотовспышек, может быть хрупкой. На самом деле память может быть настолько хрупкой, что мы можем убедить человека в том, что с ним произошло событие, даже если этого не произошло. В исследованиях участники будут помнить, что слышали слово, даже если они никогда не слышали его. Например, участникам был дан список из 15 слов, связанных со сном, но слова «сон» в списке не было.Участники вспомнили, что слышали слово «сон», хотя на самом деле они его не слышали (Roediger & McDermott, 2000). Открывшие это исследователи назвали теорию в честь себя и коллег-исследователя, назвав ее парадигмой Диза-Рёдигера-Макдермотта.

Сводка

Начиная с Карла Лэшли, исследователи и психологи искали инграмму, которая является физическим следом памяти. Лэшли не нашел инграмму, но предположил, что воспоминания распределяются по всему мозгу, а не хранятся в одной конкретной области.Теперь мы знаем, что три области мозга действительно играют важную роль в обработке и хранении различных типов воспоминаний: мозжечок, гиппокамп и миндалевидное тело. Задача мозжечка — обрабатывать процедурные воспоминания; в гиппокампе закодированы новые воспоминания; миндалевидное тело помогает определить, какие воспоминания хранить, и играет роль в определении того, где хранятся воспоминания, в зависимости от того, есть ли у нас сильная или слабая эмоциональная реакция на событие. Сильные эмоциональные переживания могут вызвать выброс нейротрансмиттеров, а также гормонов, которые укрепляют память, поэтому память на эмоциональное событие обычно сильнее, чем память на неэмоциональное событие.Об этом свидетельствует так называемый феномен фотовспышки: наша способность запоминать важные жизненные события. Однако наша память на жизненные события (автобиографическая память) не всегда точна.

Вопросы для самопроверки

Критическое мышление Вопрос

1. Что может случиться с вашей системой памяти, если вы получите повреждение гиппокампа?

Личный вопрос по заявлению

2.Опишите вспышкой воспоминания о важном событии в вашей жизни.

ответов

1. Поскольку ваш гиппокамп, кажется, больше обрабатывает ваши явные воспоминания, повреждение этой области может сделать вас неспособным обрабатывать новые декларативные (явные) воспоминания; однако даже с этой потерей вы сможете создавать неявные воспоминания (процедурную память, моторное обучение и классическую обусловленность).

Глоссарий

теория возбуждения сильные эмоции вызывают формирование сильных воспоминаний, а более слабые эмоциональные переживания формируют более слабые воспоминания

энграмма физический след памяти

гипотеза эквипотенциальности некоторые части мозга могут замещать поврежденные части при формировании и хранении воспоминаний

флэш-память исключительно четкое воспоминание о важном событии

Мы способны к бесконечной памяти, но где в мозгу она хранится и какие части помогают ее извлекать?

Мозг является ключом к нашему существованию, но предстоит пройти долгий путь, прежде чем нейробиология сможет по-настоящему уловить его потрясающие возможности.А пока в нашей серии «Контроль над мозгом» исследуется то, что мы знаем о команде мозга над шестью центральными функциями: языком, настроением, памятью, зрением, личностью и моторикой, а также о том, что происходит, когда что-то идет не так.

---

Одна из важнейших функций мозга — кодировать и хранить информацию, которая становится нашей памятью. Наши воспоминания дают нам представление о событиях и знаниях об окружающем мире и влияют на наши действия и поведение, формируя важные аспекты нашей личности.

Есть несколько аспектов и типов воспоминаний. То, что мы обычно называем «памятью» при повседневном использовании, на самом деле является долговременной памятью. Но есть также важные процессы кратковременной и сенсорной памяти, которые необходимы для установления долговременной памяти.

Память обычно делится на две большие категории: явная (декларативная) и неявная (недекларативная) память.

Неявные воспоминания

Неявные или недекларативные воспоминания — это поведение, которое мы усвоили, но не можем выразить словами.Эти воспоминания обычно действуют без осознания, включая навыки, привычки и поведение.

Это поведение работает на автопилоте — например, завязывает шнурки. После того, как вы научились, это легко сделать, но очень сложно сказать кому-то, как вы выполняете эту задачу.

Возможность завязать шнурки — это неявное воспоминание. vistavision / Flickr, CC BY

Множественные области мозга формируют неявные воспоминания, поскольку они включают в себя множество реакций, которые необходимо координировать.В формировании этих «моторных» программ участвует ключевая область мозга, называемая базальными ганглиями. Кроме того, мозжечок в задней части черепа играет жизненно важную роль в выборе времени и выполнении выученных, умелых двигательных движений.

Явные воспоминания

Явные или декларативные воспоминания могут быть выражены вербально. К ним относятся воспоминания о фактах и ​​событиях, а также пространственные воспоминания о местах. Эти воспоминания можно вспомнить сознательно и могут быть автобиографическими — например, о том, что вы делали в последний день рождения — или концептуальными, например, учебная информация для экзамена.

Эти воспоминания легко приобрести. Однако о них также легко забыть, поскольку они подвержены сбоям в процессе формирования и хранения информации.

---

Разговор, CC BY-ND

---

Создание долговременных воспоминаний

Формирование долговечной памяти состоит из нескольких этапов, и информация может быть потеряна (или забыта) в процессе. Модель памяти с несколькими хранилищами предполагает, что долговременные воспоминания состоят из трех этапов.Поступающая информация передается через сенсорную память в кратковременную память, а затем в долговременную память, а не происходит за один раз.

Каждый из различных типов памяти имеет свой особый режим работы, но все они взаимодействуют в процессе запоминания и могут рассматриваться как три необходимых шага в формировании прочной памяти.

Информация, закодированная на каждом из этих шагов, имеет свою продолжительность. Во-первых, мы должны обращать внимание на информацию, которую собираемся кодировать — это сенсорная память.Наше внимание все время переключается, поэтому поступающая информация часто мимолетна — как снимок — но содержит детали звуков, ощущений и изображений.

Кратковременная память, или рабочая память, хранится от секунд до минут и имеет очень ограниченную информационную емкость. Из-за ограниченного объема рабочая память должна регулярно «сбрасывать» информацию. Если эта информация не будет передана в долгосрочное хранилище, она будет забыта.

Требуется пример для запоминания телефонного номера, который можно запомнить на короткое время, но вскоре о нем забывают.Но если эту информацию отрепетировать путем повторения, эта информация может перейти в долговременную память, которая имеет, казалось бы, бесконечную емкость хранения. Это означает, что доступ к информации можно получить гораздо дольше.

Наши долговременные воспоминания — это воспоминания из нашей жизни. Например, этот номер телефона может быть привязан к нашему семейному дому, и его будут помнить на долгие годы.

Многие области мозга играют роль в формировании и хранении декларативной памяти, но двумя основными вовлеченными областями являются гиппокамп, эмоциональный центр и префронтальная кора в самой передней части мозга.

---

Разговор, CC BY-ND

---

Префронтальная кора и рабочая память

Префронтальная кора важна в формировании кратковременной или рабочей памяти. Хотя эти кратковременные воспоминания теряются из-за вмешательства в новую входящую информацию, они необходимы для планирования поведения и принятия решения о том, какие действия выполнять в зависимости от текущей ситуации.

Гиппокамп и долговременная память

Кратковременную память можно объединить в долговременную память.Это включает в себя систему структур мозга в медиальной височной доле, которые необходимы для формирования декларативных воспоминаний. Гиппокамп является ключевой областью в медиальной височной доле, и обработка информации через гиппокамп необходима для того, чтобы кратковременная память была закодирована в долговременную память.

Долговременная память не сохраняется постоянно в гиппокампе. Эти долгосрочные воспоминания важны, и хранить их только в одном месте мозга рискованно — повреждение этой области приведет к потере всех наших воспоминаний.

Вместо этого предлагается интегрировать долговременные воспоминания в кору головного мозга (отвечающую за функции высшего порядка, которые делают нас людьми). Этот процесс называется корковой интеграцией; он защищает информацию, хранящуюся в мозгу.

Однако повреждение областей мозга, особенно гиппокампа, приводит к потере декларативных воспоминаний, известной как амнезия.

Репетиция элементов кратковременной памяти может передать их в нашу долговременную память, которая имеет, казалось бы, бесконечную емкость для хранения.g_leon_h / Flickr, CC BY

Знаменитый пример «H.M.» — Генри Молайсон (родился 26 февраля 1926 года и умер 2 декабря 2008 года) — продемонстрировал, что гиппокамп жизненно важен для формирования долговременных воспоминаний. H.M. В 23-летнем возрасте ему удалили гиппокамп в попытке вылечить эпилептические припадки, возникшие в его медиальной височной доле.

Удаление височной доли, включая гиппокамп, привело к неспособности формировать новые воспоминания, известной как антероградная амнезия.Однако кратковременная и процедурная память Х.М. (умение что-то делать, например, двигательные навыки) остались нетронутыми, как и многие его воспоминания до операции.

Разрушающийся мозг

У пациентов с болезнью Альцгеймера развиваются патологии головного мозга, которые повреждают нейроны, особенно в гиппокампе. Они называются нейрофибриллярными клубками и бляшками-амилоидами. Амилоидные бляшки нарушают связь между нейронами. Нейрофибриллярные клубки повреждают транспортную систему нейрона, убивая клетки.

Повреждение нейронов в гиппокампе предотвращает формирование новых воспоминаний, а также разрушает нейроны, которые сформировали сети, кодирующие существующие воспоминания. Это приводит к потере этих воспоминаний, что называется ретроградной амнезией.

По мере того, как отмирание нейронов увеличивается, пораженные участки мозга начинают сокращаться и истощаться. К заключительным стадиям болезни Альцгеймера повреждения становятся широко распространенными, и большая часть мозговой ткани теряется.

Функционально пациенты с болезнью Альцгеймера теряют все больше и больше воспоминаний, включая элементы языка и важную информацию о своей жизни.Процедурные воспоминания (двигательные навыки) — это последняя способность, которую нужно уничтожить.

Человеческая память сложна, и нейробиологи все еще пытаются раскрыть механизмы, которые приводят к формированию воспоминаний. Новые научные методы постепенно позволяют исследовать, как кодируются и хранятся воспоминания, но пока что поверхность разума и содержащиеся в нем воспоминания были изучены только что.

---

Вчерашние статьи посвящены тому, как мозг производит и воспринимает речь, а также как он контролирует наше настроение, побуждая нас вставать по утрам.

Память для хранения | Процессы памяти в человеческом мозгу

Введение

Память — это способность мозга удерживать прошлые или происходящие в настоящее время события и различные фрагменты информации, чтобы их можно было использовать в будущем при необходимости. Память человека — одно из величайших чудес природы. Долгий и сложный путь эволюции дал людям разум, который является удивительным примером ловкости и ловкости.Наш мозг — это главный ключ, открывший нам чердаки пищевой цепочки.

Обучение и адаптация — две важные вещи, которые необходимы для выживания в любой среде. Эти двое прочно связаны с памятью. Сильная сторона памяти заключается не только в том, чтобы сохранять вещи такими, какие они есть, но это также очень сложный процесс, имеющий различные этапы, через которые информация передается и обрабатывается, поэтому его можно использовать для облегчения процессов адаптации и обучения. Это конкретное явление можно понять на простом примере.Когда вы идете, ведете машину, прокручиваете в телефоне или просто сидите где-то, вы связаны со своим окружением. Иногда эта связь настолько пассивна, что вы даже не замечаете этого. Человеческий мозг постоянно создает мысли, и эти мысли создаются какой-то сенсорной информацией.

Каждая мысль начинается с сенсорной информации. Информация всегда поступает в мозг, стимулируя его и порождая мысль, которая может длиться несколько секунд, а иногда стимул или информация настолько сильны, что могут создать какой-то паттерн, или запечатлеваются в нашем сознании, которое длится дольше, в таком виде. случаи, которые вы можете вспомнить даже спустя годы.Сенсорная информация может быть визуальной, если воспринимается глазами, слуховой, если поступает в ваш мозг через уши, это может быть особый запах, который сохраняется в вашем мозгу на долгое время, или это может быть определенный тип прикосновения, ожидаемого сенсорным нейроном. формирование барорецепторов на коже. Ваши чувства играют важнейшую роль в формировании воспоминаний, которые прямо или косвенно заставляют нас учиться и адаптироваться в соответствии с окружающей средой.

Интересно знать, что наш мозг постоянно улавливает информацию, но он никогда не переполняется или не перегружается ею (в нормальных и непатологических обстоятельствах).Потому что наш мозг использует разные уровни памяти. То, что находится на более низком уровне внимания и приоритета, забывается. Человеческий мозг отбрасывает их и хранит только то, что нам нужно.

Кладовая как аналог

Мы можем понять, как человеческий мозг хранит информацию, используя простую аналогию. Когда мы рассматриваем память, наш мозг похож на кладовую. Как в магазине, вы хотите хранить важные вещи на полке, потому что так они станут легко доступны.Точно так же наш мозг хранит важные вещи на поверхностных уровнях памяти. Вы обращаете внимание на то, что вам нравится, поэтому интересующие вас темы легче запоминаются, чем то, что вам не нравится.

Вот почему некоторые люди считают, что это помогает организовать свой ум самостоятельно, пытаясь вспомнить только то, что важно и важно для вас. Таким образом, желаемая информация всегда будет доступна на полке, как и сахар, который вы хотите для своего чая.

Анатомия памяти человека

Части мозга, которые служат обработчиками информации для создания воспоминаний и их хранения, включают префронтальную кору, неокортекс, базальные ганглии, мозжечок, гиппокамп и миндалевидное тело. Эти разные части мозга выполняют разные функции, связанные с различными типами воспоминаний.

Префронтальная кора

Эта часть мозга служит хранилищем кратковременной памяти. Префронтальная кора состоит из двух функциональных сторон — левой и правой.Обе стороны коллективно обслуживают кратковременную рабочую память.

Neocortex

Это часть мозга, выполняющая роль процессора информации. Это часть коры головного мозга, которая участвует в рассуждении и обучении. Говорят, что неокортекс извлекает информацию из явных воспоминаний, хранящихся в гиппокампе, для создания рассуждений и логики.

Базальные ганглии

Они присутствуют глубоко в мозгу, где хранятся неявные воспоминания и обеспечивают автоматическое или непроизвольное обучение на основе информации, поступающей в мозг в прошлом.

Миндалевидное тело

Располагается на височной доле; это одна из самых важных частей мозга, которая выполняет функцию памяти. Миндалевидное тело, как известно, вызывает сентиментальные и эмоциональные реакции, которые затем связаны с воспоминаниями. Это помогает в создании долговременных эпизодических воспоминаний.

Гиппокамп

Височная доля мозга содержит эту небольшую структуру, которая выполняет огромный перечень функций. Это очень важно для создания долговременных воспоминаний.Он действует как катализатор долговременных эпизодических воспоминаний. Гиппокамп также важен для хранения краткосрочной памяти. Если гиппокамп повреждается или удаляется хирургическим путем, как в знаменитом случае Генри Молисона, мозг становится неспособным формировать новые воспоминания и хранить их.

Типы памяти

Любая информация, которая сохраняется в мозгу временно или постоянно, становится памятью. Мы можем примерно классифицировать воспоминания на основе их продолжительности времени, которую они испытывают в нашем мозгу, а также классификация также основана на способности мозга вспоминать их.

Сенсорная память

Как описано ранее, информация поступает в мозг через органы чувств. Эти органы — глаза, уши, нос и кожа. Сенсорная память создается, как только информация, воспринимаемая этими органами, достигает той части мозга, которая обрабатывает информацию. Обработка сенсорной информации и ее преобразование в память — сложный, но немедленный процесс. Сенсорная память остается в мозгу только на одну-две секунды. В течение этого периода секунды информация об объекте обрабатывается, и мозг вспоминает предыдущие воспоминания об объектах, похожих на него.Этот процесс припоминания позволяет мозгу идентифицировать объект и давать ему имя. Если объект является чем-то уникальным, он сохраняется или передается в более длинный тип памяти.

Упростим это на примере. Как обычно, вы едете домой. Вы смотрите впереди идущие машины. Ваши глаза воспринимают автомобили и транспортные средства перед вами. Общий размер машины и размер, который вы в данный момент наблюдаете, создают сенсорную информацию, которая проецируется в ваше сознание как расстояние между вашей машиной и машиной рядом с вами.Восприятие цвета — одна из основных сенсорных функций глаз. Эта информация говорит вам, что перед вами просто красная машина. Вы, вероятно, забудете увидеть красную машину по дороге домой, потому что каждый день вы видите много красных машин. Вся сенсорная информация обрабатывается вашим мозгом, поэтому вы можете вернуться домой. Не столь важная информация выбрасывается в мозги всего за секунду. Но говорят, что ничто никогда не удаляется из мозга, а просто выбрасывается на более низкие уровни, как бесполезные вещи в кладовой.Но он всегда остается там.

Кратковременная память

Изучение и понимание памяти человека — сложный и запутанный процесс. Некоторые ученые считают кратковременную память и рабочую память одним и тем же. Однако некоторые другие ссылки наводят на мысль, что это два разных сценария.

Кратковременная память — это промежуточный тип памяти и хранилища. Наиболее подходящим и разумным будет рассмотрение кратковременной памяти и рабочей памяти как «тесно связанных».

Кратковременная память занимается хранением обработанной информации, прошедшей уровень сенсорной памяти. Когда информация прошла сенсорный уровень, мы можем принять тот факт, что теперь мозг полностью понимает предмет. Однако в кратковременной памяти решается приоритет стадии предмета и информации о нем. Способность мозга хранить информацию простирается от нескольких секунд до минут. После этого память и информация становятся неясными, поскольку они исчезают в списке приоритетов, поскольку новая информация продолжает поступать в мозг.

Кратковременную память можно понять на простом примере. Когда кто-то сообщает вам свой адрес или номер телефона, он остается в вашей памяти только на несколько секунд после того, как цифры начинают меняться, поскольку ваш мозг обрабатывает новую сенсорную информацию. Итак, чтобы не потерять его полностью, вы его записываете. Это упрощенный способ понять, как работает кратковременная память.

Кратковременная память и рабочая память

Кратковременная память и рабочая память тесно связаны. Эту взаимосвязь можно понять, поняв, что такое рабочая память.Рабочая память — это активный процесс хранения информации и удержания ее. Это небольшая часть информации, которую наш мозг считает важной.

Этот процесс можно упростить на простом примере. Когда вы ходите по магазинам, вы не всегда составляете список. Вы просто наблюдаете то, что требуется, и составляете список в своей кратковременной памяти. Однако этот список считается важным, поэтому ваш мозг удерживает его в течение более длительного периода. Этот период длится несколько часов.

Существует небольшой шанс, что вы все еще помните вещи, которые вы купили в продуктовом магазине на прошлой неделе.

Рабочая память в основном рассматривается как способность мозга вспоминать объекты, которые были подвержены кратковременной памяти. Поэтому рабочая память рассматривается как активный процесс, который в большинстве случаев происходит добровольно. С другой стороны, кратковременная память похожа на сенсорную память, которая представляет собой непрерывный, но пассивный процесс. Информация, которая отбрасывается мозгом на уровне кратковременной памяти, не исчезает так сильно, как память или информация, которая отбрасывается на уровне сенсорной памяти.

Долговременная память

В отличие от кратковременной памяти, долговременная память имеет очень большой объем памяти. Причем емкость хранилища т.е. объем информации, которую можно сохранить, практически неограничен. Информация иногда попадает в долговременную память и хранится там в течение всего срока службы.

Некоторые отдельные фрагменты информации очень легко помещаются в долгосрочное хранилище. Вам не нужно сознательно или насильно направлять на это наше внимание, но они проникают в планы долговременного хранения памяти, даже не беспокоя вас.И иногда вам нужно повторить часть информации, чтобы она достигла вашей долговременной памяти.

Давайте рассмотрим простой пример: вы всегда будете помнить свое первое свидание, день свадьбы или последний день в школе / колледже. Воспоминания настолько глубоки и ясны, что большинство людей может даже вспомнить мельчайшие детали определенного дня или события. В отличие от этого сценария, чтобы сдать экзамены, вам придется зубриться, повторять и многократно репетировать свой курс. Это закладывает основу для двух конкретных типов долговременной памяти.

Эпизодическая память

Этот тип памяти — это название более раннего примера хранения долговременной памяти, где важные дни или события, произошедшие в нашей жизни, всегда будут оставаться яркими и ясными, как день. Эпизодические воспоминания состоят из фрагментов информации, которые имеют очень высокую сентиментальную ценность, они относятся к очень эмоциональным событиям, а сентиментальная ценность конкретного события объединяет все другие воспоминания, окружающие эту конкретную временную метку, запечатлеваются в долговременной памяти. .

Процедурная память

Это упоминается как более поздний пример памяти. Это долговременная память, которая становится долговременной благодаря непрерывному повторению определенной информации. Например, постоянное повторение и знакомство с важными телефонными номерами сохраняют их в вашей долговременной памяти. И вы можете легко вспомнить их, когда они вам понадобятся.

Модели памяти человека

Модели — одна из основных сущностей биологии. Стоит упомянуть модели, описанные в этой статье, поскольку они постарались как можно лучше объяснить сложную систему человеческой памяти.

Модель памяти Аткинсона-Шиффрина

Это очень простая модель, описывающая, как информация находит свое место в долговременной памяти. Согласно модели памяти Аткинсона-Шиффрина, единственный возможный путь, через который часть информации может попасть в планы долговременной памяти, — это ее строгое повторение. Однако идея достижения долговременной памяти с помощью репетиций была отвергнута, поскольку есть сценарии, когда человек на всю жизнь вспоминает событие, которое произошло только однажды.

Рабочая память Модель

Это довольно сложная модель, которая утверждает, что состоит из нескольких компонентов, и каждый компонент играет свою роль в обработке информации и сохранении воспоминаний. Модель рабочей памяти была предложена Баддели и Хитчем. Это активно работающая модель, которая больше ориентирована на хранение в краткосрочной памяти и вызов информации, хранящейся в хранилище краткосрочной памяти. Эта модель имеет три неотъемлемых компонента, которые действуют как хранилища: один называется центральным исполнительным, второй известен как фонологическая петля, а третий наиболее часто считается визуально-пространственным блокнотом.

Центральный орган исполнительной власти связан с обработкой информации. Два других управляют визуальной и слуховой информацией.

Эта модель доказывает тот факт, что трудно услышать или визуализировать две разные вещи одновременно, вместо того, чтобы использовать способность слышать и видеть каждую на двух разных предметах.

Сводка

Хранение в памяти — это процесс, с помощью которого мозг может хранить факты или события, чтобы они могли быть полезными в будущем. Это процесс, посредством которого сохраняется жизненный опыт, и различные наборы навыков усваиваются и сохраняются в мозгу.

Наш мозг постоянно участвует в процессе хранения памяти. Он получает несколько единиц информации даже в течение секунды, обрабатывает их и хранит ценную информацию в виде памяти.

Воспоминания хранятся в мозгу на разных уровнях. Те, что хранятся на более низких уровнях, легко забываются, в то время как те, которые хранятся на более высоких уровнях, хранятся в течение более длительного времени.

Наш мозг действует как кладовая, где хранятся воспоминания. Воспоминания, связанные с тем, что нас больше интересует, быстро сохраняются и остаются там гораздо дольше.

Различные области мозга участвуют в процессе хранения памяти. Это включает;

• Неокортекс
• Гиппокамп
• Миндалевидное тело
• Префронтальная кора
• Базальные ганглии

В зависимости от времени, в течение которого информация хранится в мозгу, воспоминания бывают следующих типов;

• Сенсорная память создается, когда сенсорная информация принимается и обрабатывается мозгом. Он либо связан с некоторой предыдущей памятью и сохраняется, либо отбрасывается после обработки.
• Кратковременная память — это память, которая сохраняется в мозгу от нескольких секунд до минут
• Рабочая память — это тип кратковременной памяти, которая считается важной для мозга и хранится в течение некоторого времени до выполнения задачи
• Долговременная память хранится от месяцев до лет. Он включает в себя воспоминания о фактах и ​​жизненных событиях, а также воспоминания, связанные с некоторыми навыками, такими как письмо, набор текста и т. Д.

Были предложены различные модели для объяснения процесса хранения человеческой памяти.Две самые известные — это модель Аткинсона-Шиффрина и модель рабочей памяти. Краткие детали обеих этих моделей обсуждались ранее в статье.

Список литературы

1. Кумаран, Д. (апрель 2008 г.). «Кратковременная память и гиппокамп человека» . Журнал неврологии. 28 (15): 3837–3838. дой : 10.1523 / JNEUROSCI.0046-08.2008 . PMC 6670459 . PMID 18400882 .
2. Миллар, А.Г. (1956). «Магическое число семь, плюс или минус два: некоторые ограничения нашей способности обрабатывать информацию» . Психологический обзор. 101 (2): 343–35. дои : 10.1037 / 0033-295X.101.2.343 . HDL : 11858 / 00-001M-0000-002C-4646-B . PMID 8022966 .
3. Baddeley, AD (ноябрь 1966 г.). «Кратковременная память последовательностей слов как функция акустического, семантического и формального сходства» (PDF). Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии. 18 (4): 362–5. дои : 10.1080 / 14640746608400055 . PMID 5956080 .
4. Gobet, F .; Lane, P .; Croker, S .; Cheng, P .; Джонс, Г.; Оливер, I .; Пайн, Дж. (2001). «Механизмы дробления в человеческом обучении». Тенденции в когнитивных науках. 5 (6): 236–243. дой : 10,1016 / с 1364-6613 (00) 01662-4 . ISSN 1364-6613 . PMID 113 .
5. Озтекин, И .; МакЭлри, Б. (2010). «Взаимосвязь между показателями объема рабочей памяти и динамикой извлечения кратковременной памяти и разрешением помех» .Журнал экспериментальной психологии. Обучение, память и познание. 36 (2): 383–97. дои : 10.1037 / a0018029 . PMC 2872513 .

Источники изображения:

1. https://www.flickr.com/photos/nihgov/34276634144
2. https://www.pxfuel.com/en/free-photo-ojjcz
3. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prefrontal_cortex_(left)_-_lateral_view.png
4. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BraakStagingbyVisanjiEtAl.png
5. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Basal_Ganglia_and_Related_Structures.svg
6. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amygdala.jpg
7. https://pixabay.com/vectors/hippocampus-brain-anatomy-medicine-148151/

Нейробиологи определили мозговые цепи, необходимые для формирования памяти | MIT News

Когда мы навещаем друга или идем на пляж, наш мозг хранит кратковременную память об этом опыте в части мозга, называемой гиппокампом.Эти воспоминания позже «консолидируются», то есть передаются в другую часть мозга для более длительного хранения.

Новое исследование MIT нейронных цепей, лежащих в основе этого процесса, впервые показывает, что воспоминания на самом деле формируются одновременно в гиппокампе и в месте долговременного хранения в коре головного мозга. Однако долгосрочные воспоминания остаются «молчаливыми» около двух недель, прежде чем они достигнут зрелого состояния.

«Этот и другие открытия в этой статье обеспечивают комплексный схемный механизм для консолидации памяти», — говорит Сусуму Тонегава, профессор биологии и нейробиологии Пикауэра, директор Центра генетики нейронных цепей RIKEN-MIT в Институте Пикауэра. Обучение и память и старший автор исследования.

Результаты, опубликованные 6 апреля в журнале Science , могут потребовать некоторого пересмотра доминирующих моделей того, как происходит консолидация памяти, говорят исследователи.

Ведущими авторами статьи являются научный сотрудник Такаши Китамура, постдок Сачи Огава и аспирант Дирадж Рой. Другие авторы — постдоки Терухиро Окуяма и Марк Моррисси, технический сотрудник Лиллиан Смит и бывший постдок Роджер Редондо.

Долговременное хранение

Начиная с 1950-х годов, исследования известного пациента с амнезией Генри Молисона, известного тогда только как Пациент Х.М., выяснили, что гиппокамп необходим для формирования новых долговременных воспоминаний. Молисон, чей гиппокамп был поврежден во время операции, призванной помочь контролировать его эпилептические припадки, больше не мог хранить новые воспоминания после операции. Тем не менее, он все еще мог получить доступ к некоторым воспоминаниям, которые были сформированы до операции.

Это предполагает, что долгосрочные эпизодические воспоминания (воспоминания о конкретных событиях) хранятся вне гиппокампа. Ученые считают, что эти воспоминания хранятся в неокортексе, части мозга, которая также отвечает за когнитивные функции, такие как внимание и планирование.

Нейробиологи разработали две основные модели для описания того, как воспоминания передаются из кратковременной памяти в долговременную. Самая ранняя, известная как стандартная модель, предполагает, что кратковременные воспоминания изначально формируются и хранятся только в гиппокампе, а затем постепенно переносятся на долговременное хранение в неокортекс и исчезают из гиппокампа.

Более новая модель, модель множественных следов, предполагает, что следы эпизодических воспоминаний остаются в гиппокампе.Эти следы могут хранить детали памяти, в то время как более общие контуры хранятся в неокортексе.

До недавнего времени не существовало хорошего способа проверить эти теории. Большинство предыдущих исследований памяти было основано на анализе того, как повреждение определенных областей мозга влияет на воспоминания. Однако в 2012 году лаборатория Тонегавы разработала способ маркировать клетки, называемые энграммы, которые содержат определенные воспоминания. Это позволяет исследователям отслеживать цепи, участвующие в хранении и извлечении памяти.Они также могут искусственно реактивировать воспоминания с помощью оптогенетики — техники, которая позволяет им включать и выключать клетки-мишени с помощью света.

В новом исследовании Science исследователи использовали этот подход для маркировки клеток памяти у мышей во время события, вызывающего страх, то есть легкого поражения электрическим током, когда мышь находится в определенной камере. Затем они могли использовать свет для искусственной реактивации этих ячеек памяти в разное время и посмотреть, спровоцировала ли эта реактивация поведенческий ответ у мышей (замораживание на месте).Исследователи также смогли определить, какие клетки памяти были активными, когда мышей поместили в камеру, где возникло условное обозначение страха, побуждающее их естественным образом вспомнить воспоминания.

Исследователи обозначили клетки памяти в трех частях мозга: гиппокампе, префронтальной коре и базолатеральной миндалине, в которой хранятся эмоциональные ассоциации воспоминаний.

Всего через день после события, вызывающего страх, исследователи обнаружили, что воспоминания об этом событии сохраняются в клетках инграммы как в гиппокампе, так и в префронтальной коре.Однако клетки инграммы в префронтальной коре были «молчаливыми» — они могли стимулировать замораживание при искусственной активации светом, но они не срабатывали во время естественного вызова памяти.

«Префронтальная кора уже содержала определенную информацию памяти», — говорит Китамура. «Это противоречит стандартной теории консолидации памяти, которая гласит, что вы постепенно переносите воспоминания. Память уже есть ».

В течение следующих двух недель клетки молчащей памяти в префронтальной коре постепенно созревали, что отражалось в изменениях их анатомии и физиологической активности, до тех пор, пока клетки не стали необходимы животным, чтобы естественным образом вспомнить событие.К концу того же периода клетки инграммы гиппокампа замолчали и больше не требовались для естественного воспроизведения. Однако следы воспоминаний остались: реактивация этих клеток светом все еще заставляла животных замерзать.

В базолатеральной миндалине после формирования воспоминаний клетки инграммы оставались неизменными на протяжении всего эксперимента. Эти клетки, необходимые для вызова эмоций, связанных с определенными воспоминаниями, общаются с клетками инграммы как в гиппокампе, так и в префронтальной коре.

Theory revision

Результаты показывают, что традиционные теории консолидации могут быть неточными, потому что воспоминания формируются быстро и одновременно в префронтальной коре и гиппокампе в день тренировки.

«Они формируются параллельно, но потом идут разными путями. Префронтальная кора становится сильнее, а гиппокамп — слабее », — говорит Моррисси.

«Эта статья ясно показывает, что с самого начала инграммы формируются в префронтальной коре», — говорит Пол Франкланд, главный исследователь лаборатории нейробиологии больницы для больных детей в Торонто, который не принимал участия в исследовании. .«Это ставит под сомнение представление о том, что существует движение следа памяти от гиппокампа к коре головного мозга, и подчеркивает, что эти цепи задействованы вместе в одно и то же время. По мере того как воспоминания стареют, происходит сдвиг в балансе задействованных цепей, когда воспоминания вызываются ».

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, полностью ли исчезают воспоминания из клеток гиппокампа или остаются какие-то следы. Прямо сейчас исследователи могут контролировать клетки инграмм только около двух недель, но они работают над адаптацией своей технологии для работы в течение более длительного периода.

Китамура считает, что какой-то след воспоминаний может оставаться в гиппокампе на неопределенное время, сохраняя детали, которые извлекаются лишь изредка. «Чтобы различить два похожих эпизода, эта безмолвная инграмма может реактивироваться, и люди могут получить подробную эпизодическую память даже в очень отдаленные моменты времени», — говорит он.

Исследователи также планируют продолжить изучение того, как происходит процесс созревания инграммы префронтальной коры. Это исследование уже показало, что связь между префронтальной корой и гиппокампом имеет решающее значение, потому что блокирование цепи, соединяющей эти две области, препятствует правильному созреванию кортикальных клеток памяти.

Исследование финансировалось RIKEN Brain Science Institute, Медицинским институтом Говарда Хьюза и Фондом JPB.

Где в мозгу хранятся старые воспоминания?

В 1920-х годах поведенческий психолог Карл Лэшли провел уже известную серию экспериментов, пытаясь определить часть мозга, в которой хранятся воспоминания. Он обучал крыс находить путь через лабиринт, а затем наносил повреждения в различных частях коры головного мозга, пытаясь стереть то, что он назвал «инграммой», или исходным следом памяти.Лэшли не удалось найти инграмму — его подопытные животные все еще могли найти путь через лабиринт, независимо от того, где он наносил повреждения их мозгу. Поэтому он пришел к выводу, что воспоминания не хранятся в какой-либо отдельной области мозга, а вместо этого распределяются по нему.

Последующие работы по амнезии — в первую очередь исследования недавно скончавшегося пациента, известного только как H.M. проведенная Брендой Милнер, вовлекла часть мозга, называемую гиппокампом, как решающую для формирования памяти.Совсем недавно было установлено, что вовлекается и лобная кора; Согласно современным представлениям, новые воспоминания кодируются в гиппокампе, а затем передаются в лобные доли для долгосрочного хранения. Новое исследование, проведенное Кристин Смит и Ларри Сквайр из Калифорнийского университета в Сан-Диего, теперь предоставляет доказательства того, что возраст памяти определяет степень, в которой мы зависим от лобной коры и гиппокампа в ее восприятии. Другими словами, расположение воспоминания в мозгу зависит от возраста этого воспоминания.

Смит и Сквайр оценили активность мозга, связанную с воспоминанием старых и новых воспоминаний. Они набрали 15 здоровых участников мужского пола и использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для сканирования их мозга, отвечая на 160 вопросов о новостных событиях, которые произошли в разные периоды времени в течение последних 30 лет. Исследование звучит просто, но план экспериментов на самом деле был несколько сложным, потому что исследователям пришлось преодолеть ряд мешающих переменных.

Во-первых, когда человека просят вспомнить какое-либо конкретное воспоминание, мозг кодирует не только вопросы, которые были заданы, чтобы дать сигнал к извлечению, но и результирующее воспоминание, поэтому связанная с этим деятельность может мешать тому, что оценивается. Во-вторых, более свежие воспоминания, вероятно, будут богаче и ярче, чем старые, поэтому сила сигнала фМРТ может быть связана не только со временем, когда произошло вспоминаемое событие, но и с богатством воспоминаний участников о нем. .Наконец, вспоминаемые воспоминания могут быть тесно связаны с личными событиями в жизни участников, что облегчает их запоминание.

Проверка старых воспоминаний

Поэтому Смит и Сквайр разработали свои эксперименты таким образом, чтобы они могли оценить влияние возраста памяти независимо от кодировки вопросов теста и разнообразия воспоминаний. В начале задания исследователи представили в случайном порядке блоки вопросов о событиях в каждый период времени и попросили участников указать, знают ли они ответ.Примерно через 10 минут, еще находясь в сканере, участникам задавали по три вопроса о каждом новостном событии. Сначала их попросили вспомнить исходный вопрос, который им задали о событии (чтобы оценить, насколько хорошо они закодировали информацию). Затем им был задан ответ на этот вопрос (чтобы оценить точность припоминания) и, наконец, сколько они знали о каждом из событий (чтобы оценить богатство каждого воспоминания).

В общем, способность участников вспомнить любое новостное событие уменьшилась по сравнению с количеством времени, прошедшим с момента, когда событие произошло.Как и ожидалось, они лучше запоминали недавние события, чем более ранние. Исследователи также обнаружили, что запоминание участниками заданных им вопросов и содержания каждого новостного события не зависело от того, как давно эти события произошли. Богатство воспоминаний участников также не было связано с тем, когда произошло конкретное событие; Воспоминания о событиях, произошедших в далеком прошлом, часто были такими же богатыми, как и воспоминания о более недавних событиях.
В своем анализе исследователи использовали только те данные фМРТ из вопросов, на которые были даны правильные ответы.Этот набор данных показал, что медиальные структуры височной доли (гиппокамп и миндалевидное тело) демонстрировали постепенно снижающуюся активность по мере того, как участники вспоминали все более старые воспоминания. Это падение активности было справедливо в отношении воспоминаний о новостных событиях, произошедших до 12 лет назад, но воспоминания о событиях, произошедших более 12 лет, были связаны с постоянным уровнем активности в этих областях. Противоположный паттерн активации наблюдался в областях лобных, теменных и боковых височных долей: активность в этих областях увеличивалась с возрастом вспоминания новостного события, но оставалась постоянной во время воспоминаний о более недавних событиях.

Файловые шкафы в мозгу

Таким образом, это исследование предоставляет анатомические и функциональные доказательства, подтверждающие результаты, полученные у пациентов с повреждением головного мозга и нарушениями памяти. Такие пациенты, как H.M., у которых есть поражения в гиппокампе с обеих сторон мозга, не только теряют способность формировать новые воспоминания, но также теряют воспоминания о событиях, которые произошли в годы, предшествовавшие их амнезии. Воспоминания о событиях, имевших место в далеком прошлом, остаются нетронутыми, тогда как те, которые произошли в промежуточное время, теряются постепенно.Это открытие предполагает, что со временем гиппокамп становится менее важным для данной памяти, а лобная кора — в большей степени.

Теория памяти Лэшли неверна, но и не полностью ошибочна. Почему же тогда старые воспоминания могут передаваться из гиппокампа в лобную кору? Это может быть связано с тем, что получение более старых воспоминаний требует более сильных ассоциаций и повышенных усилий — кодирование памяти в лобной коре более сложное, чем в гиппокампе, и включает в себя широко распределенную сеть с большим количеством соединений.Таким образом, лобная кора лучше подходит для восстановления воспоминаний, закодированных в далеком прошлом.

Вы ученый? Вы недавно читали рецензируемую статью, о которой хотите написать? Затем свяжитесь с редактором Mind Matters Джоном Лерером, научным писателем, написавшим блог The Frontal Cortex и книгу Пруст был нейробиологом. Его последняя книга — Как мы решаем .

Где мозг хранит давние воспоминания?

Когда ныне известному пациенту-неврологу Генри Молисону в 1953 году было выполнено хирургическое рассечение гиппокампа для лечения припадков, научное понимание памяти случайно получило, пожалуй, самый большой импульс в истории.Молисон потерял способность формировать новые воспоминания о событиях, и его воспоминания обо всем, что произошло в течение предыдущего года, было серьезно нарушено. Другие типы памяти, такие как обучение физическим навыкам, не пострадали, что позволяет предположить, что гиппокамп специально обрабатывает воспоминания о событиях, известных как «эпизодические» воспоминания.

Дальнейшие исследования других пациентов с повреждением гиппокампа подтвердили, что недавние воспоминания более нарушены, чем отдаленные. Похоже, что гиппокамп обеспечивает временное хранилище новой информации, тогда как другие области могут обрабатывать долговременную память.События, которые мы позже можем вспомнить, по-видимому, направляются в более постоянное хранилище в коре (внешние слои мозга, отвечающие за высшие функции, такие как планирование и решение проблем). В коре головного мозга эти воспоминания формируются постепенно, интегрируясь со связанной информацией, чтобы создавать устойчивые знания о нас самих и о мире.

Эпизодические воспоминания, предназначенные для длительного хранения, накапливаются, чтобы сформировать «автобиографическую» память, которая так важна для нашего чувства идентичности.Нейробиологи много знают о том, как в мозгу формируются кратковременные воспоминания, но процессы, лежащие в основе долговременного хранения, все еще недостаточно изучены.

Новое исследование, опубликованное в этом месяце в журнале Science , проведенное нейробиологом Сусуму Тонегавой и группой коллег из Центра генетики нейронных цепей RIKEN – MIT, дает представление о том, что происходит в мозге при формировании долговременной памяти. решающая роль передней части коры. «На сегодняшний день это наиболее подробный схемный анализ вклада префронтальной коры в восстановление памяти», — говорит нейробиолог Стивен Марен из Техасского университета A&M в Колледж-Стейшн, который не принимал участия в работе.

Новое исследование группы Тонегавы основано на предыдущем исследовании, демонстрирующем, что эпизодические воспоминания физически представлены в популяциях клеток в частях гиппокампа. В этих исследованиях исследователи генетически сконструировали мышей так, чтобы определенные нейроны производили светочувствительные белки. Затем электрическая и химическая активность нейронов может быть активирована или отключена импульсами света, доставляемыми по оптоволоконному кабелю, имплантированному в череп каждой мыши, — метод, известный как оптогенетика.

Мышам с проволокой вводили лекарство, блокирующее выработку светочувствительных белков. Отказ от препарата у мышей позволил клеткам активироваться, пока они исследовали новую среду, чтобы производить белки, эффективно «маркируя» память для этой среды. Эти группы клеток, известные как энграммы памяти, затем можно было контролировать с помощью оптоволоконных лучей.

С этими инструментами в руках исследователи били мышей электрическим током по ногам в одних вольерах, но не в других.Мыши замерзали, когда их помещали обратно в среду, в которой они ранее были потрясены, что указывает на «воспоминания о страхе». Когда исследователи активировали инграммы, это вызвало такую ​​же ужасающую реакцию. Эмоциональные аспекты воспоминаний хранятся отдельно, в области, называемой миндалевидным телом, но активация инграммы в гиппокампе активирует все связанные компоненты, возвращая полную память. Это похоже на то, как звук или запах могут вызвать обширное воспоминание о прошлом опыте своей жизни.

В новом исследовании исследователи научили мышей ассоциировать определенную клетку с толчками ног. Затем их память о том, что произошло, проверялась в разные дни, вплоть до трех недель спустя. Исследователи пометили клетки инграммы в коре головного мозга, а затем активировали их светом, заставляя мышей замерзать в среде, в которой они никогда не подвергались электрошоку. Команда обнаружила, что эти корковые инграммы не могут быть активированы естественными сигналами (помещенными обратно в камеру, где они были потрясены) через два дня после тренировки, но они могут быть активированы естественными сигналами через 13 дней.

Это открытие показывает, что, хотя корковые инграммы формируются немедленно, они изначально находятся в том, что Тонегава называет «безмолвным» состоянием, что означает, что они не могут быть активированы естественными сигналами. Инграммы созревают только через две недели до «активного» состояния, в котором они могут реагировать на такие сигналы. Напротив, клетки инграммы гиппокампа активировались естественными сигналами на второй день после удара стопы, но не на 13 день, что указывает на то, что инграммы в гиппокампе становятся активными немедленно, но постепенно переходят в «безмолвное» состояние.

Исследование Тонегавы указывает на существование дополнительных систем памяти: одна из них позволяет быстро формировать память, но имеет ограниченную емкость и, следовательно, должна передавать информацию, которая должна быть сохранена, в другую систему, которая более долговечна, но действует медленнее. Это освобождает пространство в гиппокампе, которое затем можно использовать повторно. «Есть разделение труда. Гиппокамп может очень быстро формировать активные воспоминания, а кора головного мозга заботится о долгосрочной стабильности », — объясняет Тонегава. «Если вам не нужна длительная память, достаточно гиппокампа; если вам не нужно быстро формировать активную память, достаточно коры; но мы хотим и того, и другого.”

Полученные данные помогают прояснить, когда и как формируются корковые воспоминания. Одна из предшествующих теорий утверждала, что информация медленно передается в кору головного мозга, но открытия Тонегавы подтверждают альтернативную идею о том, что корковые инграммы формируются немедленно, но для их развития требуется время. «Ключевой вопрос, который решает эта работа, заключается в том, перемещаются ли энграммы памяти из гиппокампа в места хранения коры с течением времени или устанавливаются в коре головного мозга во время обучения и разоблачаются с течением времени», — говорит Марен.«Это веское доказательство последнего».

Команда также показала, что блокирование входов в миндалевидное тело из гиппокампа во время тестирования памяти ухудшает производительность краткосрочной памяти (тестировалось на второй и восьмой дни), но не отдаленную память (тестировалось на 15 и 22 дни), в то время как блокирование входных данных для миндалевидное тело из коры показало противоположную картину. Другими словами, инграммы памяти в миндалевидном теле сохранялись на протяжении всего процесса и были необходимы для вызова воспоминаний о страхе, но было изменение в том, к какой области миндалины необходимо было подключиться, чтобы память функционировала.«Клетки, которые позволяют мыши помнить о страхе [аспекте] воспоминаний, сохраняются с первого дня до трех недель спустя», — говорит Тонегава. «Но есть переключение в использовании связей: через три недели, когда инграмма гиппокампа больше не активна, связь между инграммой префронтальной коры и инграммой миндалины позволяет животному вспомнить воспоминания о страхе».

Исследование «предоставляет убедительные доказательства того, где и когда конкретные нейроны вносят существенный вклад в конкретную форму памяти в определенные моменты времени во время и после обучения», — говорит нейробиолог Говард Эйхенбаум, директор Центра памяти и мозга Бостонского университета. который не участвовал в исследовании.Несмотря на то, что это техническая демонстрация силы, статья оставляет несколько открытых вопросов: «Исследование не говорит нам, есть ли другие клетки, которые важны для этого типа памяти, или что-либо еще о других типах памяти», — говорит он.