Как восстановить утраченные воспоминания

07.06.2015

Чаще всего, когда говорят об амнезии, имеют в виду антероградную либо ретроградную ее разновидность. Отличить их просто: антероградная амнезия - нарушение памяти о том, что произошло после начала заболевания; ретроградная - нарушение памяти о том, что произошло до начала заболевания. И та, и другая могут случиться с человеком из-за травмы мозга, или из-за сильного стресса, или из-за тяжелого неврологического заболевания (например, синдрома Альцгеймера). Очевидно, конкретная причина амнезии состоит в том, что какие-то нейроны, имеющие отношение к записыванию и хранению информации, по какой-то причине перестают работать, как надо. Но в чем суть этих неполадок? Одни (и таких большинство) защищают гипотезу, согласно которой информация просто теряется из нейронных цепей, так что ее невозможно восстановить. Другие полагают, что тут мы имеем дело с проблемой доступа, что сведения все еще находятся в мозговом хранилище, но они оказались заблокированы, и добраться до них мы не можем.

По-видимому, верна все-таки гипотеза блокированного доступа - в ее пользу говорят результаты экспериментов Судзуми Тонегавы (Susumu Tonegawa) и сотрудников его лаборатории в Массачусетском технологическом институте. Сам Тонегава еще в 1987 году получил Нобелевскую премию за открытие генетического принципа образования разнообразия антител, но потом переключился на клеточные механизмы памяти. И здесь он и его коллеги достигли выдающихся успехов. Так, к примеру, только в прошлом году они выпустили несколько работ, в которых описывали, как мозг запоминает последовательность событий и как происходит коррекция рабочей памяти, когда мы вдруг осознаем, что что-то не так сделали. Наконец, в их прошлогодней статье в Nature шла речь о перепрограммировании эмоциональной памяти: воздействуя на нейроны гиппокампа, исследователи смогли в буквальном смысле плохие воспоминания сделать хорошими.

В 2012 году группе Тонегавы удалось подтвердить существование в гиппокампе (одном из главнейших центров памяти) энграммных клеток. Под энграммой понимают след, оставленный раздражителем; если говорить о нейронах, то повторяющийся сигнал - звук, запах, некая обстановка и т. д. - должны провоцировать в них некие физические и биохимические изменения. Если стимул потом повторится, то "след" активируется, и клетки, в которых он есть, вызовут из памяти все воспоминание целиком. Иными словами, у нас энграммные ("ключевые") нейроны отвечают за доступ к записанной информации, а чтобы сами они заработали, на них должен подействовать ключевой сигнал. Но, кроме того, такие клетки должны уметь как-то сохранять следы от раздражителей. На практике это означает, что между энграммными клетками должны усиливаться межклеточные синапсы: чем прочнее они будут, тем надежнее между ними будет проходить сигнал, тем крепче нейроны запомнят некий стимул. Однако до последнего времени экспериментальных подтверждений здесь не было - никто не знал, действительно ли в таких нейронах происходят специфические биохимические изменения, связанные с запоминанием стимула.

Исследователи использовали те же методы оптогенетики, которые несколько лет назад позволили им подтвердить само существование клеток-"ключей". Напомним, что суть оптогенетики состоит в том, что нейрон внедряют фоточувствительный белок, который формирует в клеточной мембране ионный канал: световой сигнал канал открывает, ионы перераспределяются по обе стороны мембраны, и нейрон либо "включается", либо "засыпает", в зависимости от того, что нужно в конкретном опыте. Сначала в гиппокампе у мышей нашли клетки, которые включали воспоминания, будучи сами активированы светом. У этих клеток, как пишут авторы работы в своей статье в Science, действительно усиливались межклеточные связи - иными словами, они вместе складывались в нейронный переключатель, по сигналу открывавший доступ к некоему блоку информации. Усиление межклеточного контакта означает, что клетке нужно больше белков, обслуживающих синапс, то есть все упирается в процесс биосинтеза белка. Синтез в нейронах отключали с помощью антибиотика, причем делали так сразу после того, как мышь что-то запоминала. Синапсы в таком случае оставались непрочными, и, самое главное, мышь ничего не могла вспомнить на следующий день, когда ее подвергали действию того же раздражителя, который действовал во время обучения. Получалась настоящая ретроградная амнезия - память о том, что случилось до обработки антибиотиком, исчезала, и восстановить ее с помощью обычных стимулов было невозможно.

Но те же энграммные клетки, которые должны были среагировать на ключевой стимул и которые молчали из-за ослабленных синапсов, несли в себе оптогенетические модификации. И вот если их активировали с помощью светового импульса, то память к животным возвращалась. Если отбросить подробности про специальные клетки-переключатели, синапсы и белковый синтез, то получится, что нейробиологи восстановили память с помощью световой вспышки в мозг.

Но акцент все же следует делать именно на энграммных нейронах, сколь бы странным ни казалось их название для непривычного слуха. Ранее в лаборатории Тонегавы удалось показать, что за включение памяти отвечает не какая-то одна клетка, а нервный контур из нескольких таких нейронов. С учетом новых данных исследователи предлагают следующую схему того, как организована память в мозге млекопитающих (а, возможно, вообще у большинства животных, имеющих центральную нервную систему). Основной ее момент состоит в том, что за хранение и активацию памяти отвечают разные структуры - группы энграммных клеток опекают другие нервные цепочки, хранящие блоки информации, и нейроны акивации можно в некотором смысле сравнить с библиотекарями, выдающими книги по запросу. Причем взаимоотношения между нейронами активации и нейронами хранения могут быть разными, например, одна активирующая сеть может действовать сразу на несколько единиц памяти, и конкретные взаимосвязи между теми и другими еще надо как следует изучить.

Конечно, это не значит, что ухудшение или утрата памяти происходит только из-за неполадок в энграммных клетках, проблемы могут начаться и в "главном хранилище". Однако с практической точки зрения все равно полезно знать, на какие нервные клетки нужно подействовать, чтобы восстановить давно забытые воспоминания, ведь может быть так, что сами воспоминания никуда не делись, просто нужно "разбудить" клетки, которые за них отвечают.

<< Назад: Система распознавания жестов на базе 60-ГГц радиоволн 08.06.2015

>> Вперед: Энергия из воздуха подзарядит смартфон 07.06.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Носимые глаза 23.04.2014 Доктор Хиротака Осава (Hirotaka Osawa) из Цукубского университета создал необычное носимое устройство. Подобно тому, как компьютер выступает интеллектуальным помощником человека, так это устройство, получившее название AgencyGlass, берет на себя часть "эмоционального труда". По замыслу конструктора, "носимые глаза" призваны помогать их владельцу поддерживать контакт с окружающими. Например, преподаватель может отреагировать на приближение студента, даже будучи занят чем-то другим, а малообщительный человек, пытающийся сосредоточиться на своих мыслях, будет казаться окружающим менее нелюдимым. Конечно, это спорные утверждения, но и очки являются лишь первым шагом на этом пути. Конструкция устройства включает микрокомпьютер, который анализирует сигналы, поступающие от датчиков, и выводит на два дисплея OLED изображения глаз. Направление взгляда выбирается с учетом информации, полученной датчиками, что, вкупе с тем, что "глаза" время от времени моргают, делает их поведение в некоторой мере естественным. В результате их носитель выглядит более дружелюбным и готовым к общению, чем он есть на самом деле, например, вследствие усталости или занятости. Интеграция компьютеров и механизмов с человеческим организмом позволяет увеличить его физическую силу и выносливость, дополнить органы чувств и интеллект. Очки AgencyGlass обозначают еще один аспект построения киборга - эмоциональный. Сейчас создатель очков работает над устройством, демонстрирующим улыбку.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025