Павел Балабан

Стереть воспоминания

Директор Института высшей нервной деятельности рассказал об устройстве памяти.

Во вторник, 13 сентября, в рамках лектория "Популярной механики" пройдет лекция профессора, доктора биологических наук, директора Института высшей нервной деятельности РАН Павла Балабана, посвященная устройству памяти человека. Корреспондент "Ленты.ру" побеседовал с ученым и расспросил его, как работает память, почему люди часто запоминают ненужные вещи и забывают нужные, а также узнал, можно ли улучшить память.

"Лента.ру": Для начала очень общий вопрос. Память - что это вообще такое и какие структуры в мозге за нее отвечают?

-Павел Балабан: Память - это то, с помощью чего мы выживаем во внешнем мире. Это способ адаптации нашего поведения к изменению окружающей среды, а среда изменяется постоянно – например, человек был сытым, но прошло немного времени, и он проголодался. Это уже изменение. Путем обучения мы приобретаем какую-то новую информацию, которая откладывается в виде памяти. И получается, что фактически все структуры мозга вовлечены в память - по крайней мере, структуры, отвечающие за восприятие и моторику, точно вовлечены. Также за память отвечают все центральные интегративные структуры.

А воспоминания, например, о вкусах и о запахах хранятся в различных структурах мозга или где-то вместе?

-Да, эти воспоминания хранятся независимо друг от друга, так как за восприятие запахов, зрительной информации, слуховой информации и так далее у нас отвечают разные области мозга. Но есть еще интегративные области, где как бы все это вместе сходится. И вот они-то считаются в настоящее время ключевыми для памяти. Потому что можно просто увидеть, но не запомнить - подобные искусственные ситуации можно смоделировать в экспериментах с животными.

Что представляют собой воспоминания? В виде чего они хранятся?

-На сегодняшний день ученые полагают, что воспоминания - это набор связей. При поступлении какой-либо информации от анализаторов - о свете, звуке, еще о чем-либо, в существующих в мозгу нервных сетях меняются соотношения, или коэффициенты, связей между нервными клетками.

То есть при запоминании в голове образуются новые связи между нейронами?

-Меняются существующие связи, но, скорее всего, со временем образуются и новые тоже. Если происходит быстрое запоминание - например, мы можем в течение нескольких секунд запомнить что-то эмоционально важное на всю жизнь - то меняются существующие.

Но связи между нейронами - это же фактически соединенные друг с другом отростки клеток. Разве можно за несколько секунд образовать новые отростки нейронов?

-Образовать новые связи так быстро нельзя, но изменить эффективность существующих вполне можно.

Каким образом?

-Если между двумя клетками существует связь, то они могут обмениваться друг с другом определенными молекулами. Их выброс и восприятие происходят за тысячные доли секунды. Но эффективность этой связи обычно не очень высока. Но существуют способы ее повысить, и при запоминании именно это и происходит. Более того, информация начинает преимущественно течь к другим нейронам. Возьмем классический пример с собакой, которую обучают, что при включении лампочки она получает еду. Если до обучения молекулами с низкой эффективностью обменивались только зрительные нейроны, то после информация начинает с более высокой эффективностью течь и к моторным нейронам, и собака начинает бежать и искать пищу вместо того, чтобы просто стоять и смотреть на источник света.

Молекулярные события происходят очень быстро, но возникает вопрос, как надолго сохранить новую информацию. Все процессы, о которых я говорил, происходят с участием белковых молекул, среднее время жизни которых - 48 часов, а после они разрушаются и заменяются новыми. До самого недавнего времени у исследователей не было ни одной серьезной гипотезы, объясняющей, как можно закрепить информацию, чтобы эффективный обмен молекулами сохранялся именно в данных контактах между нейронами, а не в соседних.

Но буквально в последние несколько лет ученые очень вдохновлены гипотезой американского нейрофизиолога Тодда Сэктора - он сейчас просто звезда в этой области науки. Сэктор и коллеги показали, что для долговременного запоминания критически важна молекула белка под названием протеинкиназа М-зета.

И что делает этот белок?

-Этот белок контролирует количество рецепторов в контакте между нейронами, которые как раз и воспринимают те молекулы, которыми нейроны обмениваются. Обычная проблема, когда мы изучаем какие-то процессы запоминания на молекулярном уровне, заключается в том, что когда мы убираем любую молекулу, у нас нарушается все, в том числе и способность к обучению.

Но оказалось, что для обычной жизнедеятельности протеинкиназа М-зета не нужна. Однако если животное чему-то обучилось, то в определенной области мозга количество этих молекул резко увеличивается и поддерживается высоким фактически всю жизнь, потому что эта молекула, как выяснилось, обладает свойством обратной связи - она как бы сама себя воспроизводит. То есть когда время ее жизни кончается, ее место занимает новая молекула, и этот конкретный контакт с новой эффективностью продолжает работать очень и очень долго.

Протеинкиназа М-зета каким-то образом "помечает" контакты, которые должны работать, чтобы сохранялись те или иные воспоминания?

-Она даже не метит контакт, она определяет его эффективность - то есть, при обучении с участием протеинкиназы М-зета часть контактов становятся эффективными, а часть - нет. Эту молекулу можно стереть - то есть ее можно заблокировать, и животное потеряет только память, сохранив при этом способность нормально обучаться и все прочие функции. Путем обучения можно возродить эту молекулу, так как ее синтез постоянно идет в ядре нервных клеток - но появляется она только в нужных контактах, связанных с запоминанием именно той деятельности, которой мы обучаем животное. Эта новая гипотеза Сэктора дает ученым очень важную возможность - возможность стирать воспоминания, так как некоторые из них - например, воспоминания о трагических событиях - чрезвычайно вредны и мешают людям жить.

А каким образом можно будет узнавать нужный контакт и не стереть вместо, например, воспоминания о смерти близкого человека воспоминание о том, как водить машину?

-Да, как решить эту задачу, ученые пока не знают. Заблокировать воспоминания можно при помощи антител к протеинкиназе М-зета, но вот как попасть в нужные области мозга, чтобы не стереть слишком много воспоминаний, в том числе нужных, - это пока неясно.

Но проблема избирательности существует не только в случае стирания воспоминаний, но и в случае их извлечения. Как мозг извлекает нужные воспоминания из огромного количества другой информации? Например, когда человек хочет вспомнить чей-то телефон, то он извлекает из памяти именно эти цифры, а не воспоминания, скажем, о прошедшем отпуске?

-На этот вопрос, к сожалению, ответа пока нет. И даже нет подходов, которые позволили бы установить, как это происходит. Но феноменологически описать этот процесс можно: любое воспоминание - это активация той же сети нейронов, которая была задействована при обучении. Если совпадут несколько стимулов, и вы попадете в ту же обстановку, в которой произошло запоминание, то это совпадение запускает такую же активацию сетей, как тогда, когда вы очутились в этих обстоятельствах в первый раз. То есть критически важным является именно это совпадение.

Нередко бывает, что какие-то ненужные вещи запоминаются, а нужные - нет. Это тоже связано с какими-то совпадениями и ассоциациями?

-Абсолютно точно. Это связано с негативными ассоциациями, которые имеют свойство вытеснять какие-то другие. Причем это происходит на подсознательном уровне, но если у человека есть негативное отношение к какому-то событию, то при попытке вспомнить его в мозгу выделяются определенные молекулы, которые как бы подтормаживают процесс вспоминания. В итоге, приложив усилия, вы можете вспомнить это событие, но мозг при этом старается обойти его. Потому что мозг любого животного, в том числе и человека, стремится еще и еще раз воспроизвести ситуацию, связанную с чем-то положительным, приятным, и наоборот, если было что-то неприятное, то он старается это заблокировать.

Можно ли из ваших слов сделать вывод, что в принципе в мозгу хранятся воспоминания практически обо всех ситуациях, пережитых человеком, просто часть извлекается, а часть - нет? Или это не так?

-Знаете, сейчас идет большой спор на эту тему. Часть ученых считает, что вся информация хранится и просто мы иногда не можем ее извлечь. И действительно, есть данные, что при сильных стимулах, воздействии электрошока, например, человек вдруг вспоминает очень стародавние события, которые, как он считал, он уже и не помнит. Проблема в том, что нельзя проверить, истинные ли это воспоминания или, по крайней мере, частично выдуманные. И есть данные, что люди вспоминают то, чего никогда не было. Часть ученых считает, что происходит стирание и перезаписывание информации в определенных ситуациях. И есть твердое свидетельство, что, по крайней мере, изменить память можно.

Как?

-По сути дела, этим занимается психоанализ - определенные методики изменяют воспоминания пациентов, когда их заставляют многократно переживать одно и то же событие, но врач чуть-чуть корректирует его каждый раз. После того, как пациент переживает одну и ту же ситуацию много раз, у него в мозгу остается воспоминание не совсем о той ситуации, что была в начале, но сам человек искренне уверен, что именно это он пережил. Но некоторые специалисты считают, что при этом старые воспоминания где-то тоже хранятся, просто их труднее извлекать. И этому тоже есть довольно четкие доказательства. Но, к сожалению, пока нет экспериментальных подходов, которые позволили бы точно выяснить, как оно на самом деле происходит.

В чем разница в устройстве кратковременной и долговременной памяти?

-Кратковременная память не включает синтез новых белков. Проводились эксперименты, когда животному вводили блокаторы синтеза новых белков, обучали чему-то, оно обучалось, а на следующий день ничего не помнило. Эти белки способствуют закреплению новых связей между нейронами. Причем это происходит не мгновенно, а через несколько часов. У животных особенно ярко это видно: вы чему-то их обучаете, через час проверяете - они почти ничего не помнят. Даете им отдохнуть сутки-двое - и оказывается, что они помнят все замечательно.

И последний вопрос: есть всякие книги, брошюры, которые предлагают упражнения для тренировки памяти. Они вообще эффективны? И если да, то что происходит при этом? Почему они эффективны?

-Да, потому что улучшению памяти способствует любая работа мозга. Мозг - он как мышца: если ее не упражнять, она становится меньше и слабеет, а если упражнять - то она в хорошем состоянии. Мозг состоит не из мышечных клеток, а из нервных, но если клетки не работают, то связи между ними начинают постепенно отмирать. Это показано экспериментально. Поэтому любая умственная работа полезна, как полезны и различные биодобавки, в первую очередь, содержащие магний. Они сдвигают ситуацию в лучшую сторону, если что-то было не так. Но если у вас все хорошо с мозгом, то биодобавки и дополнительные упражнения вам не помогут. Если человек на работе много работает с компьютером, читает, ему часто нужно что-то говорить - то все эти книги с упражнениями не могут помочь. Другое дело, если человек занимается физическим трудом, мало общается - тогда да, заучивание стихов или выполнение специальных упражнений может помочь.