Ложная память. Почему нельзя доверять воспоминаниям

Запечатление воспоминаний

Процесс превращения воспоминаний о пережитом опыте в физическую структуру в мозге называется биологическим запечатлением. Чтобы сохранить полученный опыт в долговременной памяти, необходим биохимический синтез для образования связей между существующими в мозге нейронами.

У наших нейронов есть тонкие отростки – дендриты, благодаря которым они могут устанавливать физические связи с другими клетками. Имеющиеся на них ответвления служат узлами связи между этими отростками. Внутри каждого отдельного нейрона сообщения в основном передаются в виде электрических импульсов, но между собой нейроны, как правило, общаются при помощи химических соединений, передаваемых посредством синапсов. Синапс – это разрыв, или щель, между двумя нейронами. Синапсы представляют собой своеобразные передатчики и приемники. Яркие воспоминания – это во многом результат непрерывного богатого потока информации от одной клетки к другой. Это общение происходит при помощи химических посредников – нейромедиаторов, которые говорят нейронам, что делать: в большинстве случаев – нужно ли им активизироваться больше или меньше. Можно представить себе нейроны как аэропорты, между которыми курсируют самолеты-нейромедиаторы. В зависимости от того, какие взлетно-посадочные полосы (рецепторы) доступны на синапсе, до которого они добрались, некоторые самолеты смогут приземлиться, а некоторые – нет. Таким образом контролируется обмен информацией между нейронами, что позволяет нам не сжечь собственные нейроны в моменты сильного возбуждения.

Помню, как один из моих университетских преподавателей очень запоминающимся образом продемонстрировал принцип работы синапсов и соединенных с ними клеток. Он встал посередине аудитории, в которой находилось около 200 студентов, и терпеливо дождался, когда мы сконцентрируем на нем свое внимание.

«Я – нейрон», – констатировал он. Он раскинул руки в стороны, словно изображая букву Т: «Это мои дендриты». Потом он раскрыл ладони, которые до тех пор были сжаты в кулаки, и напряг пальцы: «Это ответвления на моих дендритах». Он подозвал одного из студентов и попросил его встать рядом в такой же позе. Он поднес кончики пальцев к ладони соседа, оставив между ними крошечный промежуток: «А это мои синапсы». В конце концов он пожал руку рядом стоящего студента, показывая, как импульс передается от одного нейрона к другому.

В человеческом мозге насчитывается около 86 миллиардов рабочих нейронов, поэтому запись воспоминания это скорее процесс создания и настройки связей между уже существующими клетками, чем формирование новых нейронов. Хотя все составляющие нейронных связей могут меняться, большинство ученых считают, что наибольшую роль в создании воспоминаний играют синапсы.

Долговременная потенциация – это усиление синаптической передачи между двумя нейронами, происходящее из-за того, что нейроны систематически активизируются по отношению друг к другу. Предположим, например, что вы находитесь на пляже в Испании и впервые за несколько лет можете по-настоящему расслабиться. В этой ситуации активизируются нейроны в «пляжной» сети, а также в сетях «Испания» и «отдых». Если переживаемый опыт достаточно сильно активизирует эти связи или же это происходит благодаря похожему, регулярно повторяющемуся опыту, между этими нейронными сетями установится прочная связь. То есть ваша ассоциативная память свяжет, к примеру, понятия «Испания», «пляж» и «отдых».

Мишель Бодри – один из самых выдающихся исследователей в этой области, заложивших основы нашего понимания биохимической природы воспоминаний [54] . В 2011 г. он опубликовал обзор результатов 25 лет работы, проведенной совместно с группой ученых из Университета Южной Калифорнии. Они фактически свели изучение биохимической природы памяти к двум вещам: исследованию процесса под названием «долговременная потенциация» и влиянию веществ кальпаинов – кальций-чувствительных протеаз. Бодри и его коллеги утверждают, что кальций необходим для стимуляции протеинов, которые позволяют синапсам претерпевать долгосрочные изменения, имеющие отношение к памяти. Когда связь между двумя нейронами регулярно и настойчиво активируется, как, например, связь между понятиями «парк» и «деревья», в этом конкретном месте активируются кальпаины. Затем они изменяют структуру синапсов, что приводит к образованию более сильной связи между активированными клетками памяти в мозге. Похоже, только когда в дело вступают кальпаины, мы можем наблюдать переход от простого новоприобретенного опыта к длительному воспоминанию.

54

Baudry M., Bi X., Gall C. & Lynch G. (2011). The biochemistry of memory: The 26 year journey of a ‘new and specific hypothesis’. Neurobiology of learning and memory, 95 (2), 125–133.

Заднежаберные моллюски и крысиные мозги

Эрик Кандел – еще один исследователь, занимающийся этим феноменом. Я ни разу лично не встречалась с этим удивительным человеком, получившим Нобелевскую премию по медицине, одним из пионеров в мире исследований памяти. Однако я годами следила за его публикациями – читала его статьи, учебники, автобиографию и интервью. Поэтому мне кажется, будто я с ним знакома. Кандел впервые заинтересовался заднежаберными моллюсками в 1962 г., и вместе с коллегами и студентами из Колумбийского университета в Нью-Йорке он до сих пор продолжает исследовать представителей вида Aplysia. Термин Aplysia образовался в результате слияния древнегреческих слов, означавших «море» и «заяц». Этих крупных слизняков, похожих на улиток без раковин, назвали морскими зайцами из-за небольших рожек на головах, которые напоминают заячьи уши.

Кандел избрал аплизий в качестве объекта исследования, потому что они пользуются простой системой нейронов, чтобы запоминать переживаемый опыт и реагировать на него. Например, если в условиях эксперимента ущипнуть аплизию за жабру, она может научиться ее втягивать. Участвующие в процессе нейроны можно изолировать и извлечь, и растут они с огромной скоростью. В лабораторных условиях их можно сохранять живыми вне мозга хозяина in vitro, поместив их в жизнеобеспечивающую кислородосодержащую жидкость.

Так как единственное назначение нейронов – образовывать связи и формировать мозг, изолированные нейроны немедленно начинают искать другие нейроны, с которыми можно было бы взаимодействовать. Для этого они отращивают более длинные дендриты и дополнительные синапсы. По словам Кандела [55] , «новые синапсы вырастают в течение дня прямо на ваших глазах». Этот удивительно быстрый рост нейронов, намного более быстрый, чем у людей, делает аплизий идеальными подопытными для исследования того, как внутри индивидуальных клеток и между ними образуются воспоминания. А так как люди фактически полагаются на такие же нейронные процессы, что и эти беспозвоночные, такие исследования напрямую связаны с изучением человеческой памяти.

55

http://www.genomenewsnetwork.org/articles/2004/01/09/memories.php

За последние несколько десятилетий аплизии многому нас научили и помогли значительно расширить знания о работе памяти. Одно из самых недавних открытий, детально описанное в серии статей, опубликованных лабораторией Кандела в 2015 г. [56] , заключается в том, что протеины, ответственные за работу долговременной памяти, отличаются от всех других видов протеинов. Это так называемые прионы.

Прионы, или белковые инфекционные частицы, могут менять форму, по-особому складываясь и видоизменяясь. Еще одно важное качество прионов состоит в том, что они могут либо существовать изолированно, либо образовывать цепи. Эти цепи вынуждают соседние клетки присоединяться, создавая физические связи. До появления новых данных в 2015 г. те, кто знал о существовании прионов, в первую очередь ассоциировали их с тяжелыми заболеваниями вроде болезни Альцгеймера или ГЭКРС (коровьим бешенством). У прионов была такая плохая репутация, что Кандел, предвидя негативную реакцию публики, написал: «Думаете, Бог создал прионы, только для того чтобы убивать?» [57] , прежде чем рассказал о их ключевой роли в работе памяти.

56

Fioriti L., Myers C., Huang Y. Y., Li X., Stephan J. S., Kandel E. R. et al. (2015). The persistence of hippocampal-based memory requires protein synthesis mediated by the prion-like protein CPEB3. Neuron, 86 (6): 1433–1448. Stephan J. S., Fioriti L., Lamba N., Colnaghi L., Karl K., Derkatch I. L. & Kandel E. R. (2015). The CPEB3 protein is a functional prion that interacts with the actin cytoskeleton. Cell Reports, 11 (11): 1772–1785.

57

http://www.scientificamerican.com/article/prions-are-key-to-preserving-long-term-memories/

Основная роль прионов при формировании воспоминаний, по-видимому, заключается в стабилизации синапсов, ответственных за долговременные воспоминания, что позволяет упрочить физические изменения, уже произошедшие в результате долговременной потенциации и поступления кальпаинов. Кальпаины – это своеобразные архитекторы синапсов, которые планируют, как должна протекать коммуникация между ними, в то время как прионы – это рабочие-строители, которые придают изменениям более постоянный характер.

Но то, что связь установлена, не означает, что она установлена навсегда. Кальпаины и прионы могут в любой момент вернуться и снова все изменить. В 2000 г. исследователи Карим Надер, Гленн Шаф и Жозеф Леду [58] из Нью-Йоркского университета изучили, как меняются фрагменты воспоминаний непосредственно на биохимическом уровне. Они провели эксперимент, в ходе которого крысам давали послушать звук определенной высоты, после чего их ударяли электрическим током. После того как им снова давали послушать тот же звук, животные в страхе замирали. Другими словами, исследователям удалось вызвать у них воспоминание, в котором определенный звук ассоциировался с болью.

58

Nader K., Schafe G. E. & Le Doux J. E. (2000). Fear memories require protein synthesis in the amygdala for reconsolidation after retrieval. Nature, 406 (6797): 722–726.

Поскольку страх по отношению к определенной ситуации или месту – это по природе своей эмоциональная реакция, ученые предположили, что воспоминание крыс об ударе электрическим током сохранится в миндалевидном теле – части мозга, которая расположена в самом его центре, напоминает две половинки грецкого ореха (по одной в каждом полушарии) и во многом отвечает за эмоции. В ходе следующего эксперимента исследователи точно так же давали крысам послушать звук определенного тона, после чего ударяли их электрическим током, но после этого они вводили прямо в миндалевидное тело животных анизомицин – вещество, тормозящее выработку протеинов, в том числе кальпаинов. В этот раз крысы не выказывали страха при повторном прослушивании того же звука. Другими словами, они не смогли создать новое долговременное воспоминание о том, что их напугало, потому что введенное в их мозг вещество не позволило протеинам работать в привычном режиме, что подтверждает ключевую роль протеинов в формировании воспоминаний. Однако блокировать выработку протеинов в этом случае необходимо как можно быстрее, поскольку биохимические процессы запечатления воспоминаний начинаются практически сразу во время обучения или переживания личного опыта.

Конец ознакомительного фрагмента.