Как мозг «сортирует» воспоминания?

Все мы иногда задаемся вопросом, почему нам снятся какие-то события из прошлого. Нет, не из мифических «прошлых жизней», где вы были Марией-Антуанеттой или Генрихом V, а вполне реальным персонажем вашей собственной жизни и какими-то эпизодами, которые на самом деле происходили с вами. Ученые выяснили, что это неспроста. Оказалось, когда мы спим, мозг занят закреплением и упорядочиванием наших воспоминаний.

Все мы слышали, что нашему мозгу нужен отдых, чтобы «пересмотреть» произошедшее в течение дня, например, и разложить все в голове «по полочкам». Как бы ни была красноречива метафора, оказалось, что это факт. Вот откуда пошли советы для школьников и студентов повторять пройденный материал накануне экзамена именно за пару часов перед сном — дескать, так в голове откладывается лучше. Но вот сам механизм этого «откладывания» не очень хорошо изучен — десятки лет люди не понимали, как «кратковременные файлы» отправляются в отдел «долговечных».

Один из недавних экспериментов показал, как именно нейроны головного мозга задействуются во время сна, воспроизводя пластинку с какими-то воспоминаниями и процессом «перезаписи» — для этого ученые поместили в мозг пациентов с эпилепсией крохотные микроэлектроды. Взаимодействие мозга с компьютером оказалось воистину удивительным способом запечатлевать мозговую активность в клетках.

Сначала изучали изолированные нейроны

Исследование производилось посредством устройства под названием брейнгейт — его созданием занималась группа ученых из Стэнфорда, Брауна и университета Кейс Вестерн Резерв. На протяжении последних десяти лет ученые корпели над разработкой различных интерфейсов, которые дали бы жизнь схеме воздействия «мозг-компьютер». Такие технологии позволяют людям с боковым амиотрофическим склерозом, черепно-мозговыми травмами или любыми другими недугами по неврологической части использовать сигналы головного мозга для перемещения курсора мышки, роботизированных рук или других устройств, призванных облегчать пациентам жизнь и социализацию. Очень классная идея, правда?

В рамках новых исследований специалисты вживили двум парализованным пациентам небольшие электроды в верхнюю часть мозга, после чего попросили их думать о движении руки в заранее заданном направлении. Электроды отображают на мониторах компьютера поведение нейронов во время мышления, а декодер переводит мысли в речь или действие с помощью дополнительного оборудования или протезов.

По словам авторов методики, нейтроны работают по разным направлениям — в буквальном смысле. Одни отвечают за скорость движения, когда человек думает поднять руку вверх, другие — тогда, когда он хочет повернуть ее влево или вправо. Ученые читают эту «азбуку» по отображаемой на мониторах активности нейронов.

Повтори, только без рук!

Эксперимент с парализованными эпилептиками заключался в том, что им для начала предложили… немного поспать. Пока пациенты дремали, программа записала их нейронную активность в качестве исходника — этакий чистый лист. Через некоторое время после пробуждения каждому из них предложили сыграть в игру по мотивам Саймона из далеких 80-х. Изначально игра заключалась в том, чтобы повторить определенные движения, но, как мы помним, наши пациенты полностью обездвижены. И отличие привычного Саймона от модифицированного учеными заключалось в том, что в новой версии участники эксперимента должны были повторять показываемые движения мысленно. Параллельно этому процессу исследователи фиксировали нейронную активность: результаты оказались абсолютно идентичными тем, которые были записаны во время сна пациентов. Это означало, что их мозг продолжал «играть», даже когда они спали, снова и снова воспроизводя все то же самое.

«Разложить по полочкам»

Еще одно интересное исследование провели ученые из британского университета Суонси — так удалось выяснить, что в процессе сна мозг сортирует наши воспоминания, руководствуясь неким особым принципом. Поэтому более важные сведения «откладываются» в «долгосрочный ящик».

В эксперименте британских ученых приняли участие 80 добровольцев — никто из них не знал валлийский язык. Суть заключалась в том, чтобы выучить несколько слов из него с помощью специального приложения на смартфоне. Участников исследования при этом разделили на две группы: первая учила слова прямо перед сном, а другая — сразу после пробуждения. В итоге получилось так, что более высокие показатели продемонстрировали добровольцы из группы, которые обучались перед сном, а вот максимальные результаты показали те, кто в изучении руководствовался какими-то личными мотивами.

Как утверждают журналисты издания Newsweek, когда ученые поймут принцип хранения воспоминаний, тогда им откроется механизм работы основных функций головного мозга, а изучение активности нейронных связей во время сна испытуемых бесценно в данном контексте. Кроме того, перспектива успешных исследований в этой области сможет помочь в разработке эффективных методов лечения болезни Альцгеймера и других недугов, связанных с нарушениями памяти.

Сон — это в принципе жизненно важная штука, которую ученые пытаются постичь уже не первое столетие. Например, такую, казалось бы, незаурядную вещь, как циркадные ритмы, открыли всего три года назад — это своего рода ритмы, которые присущи любому живому существу на нашей планете. Циркадные ритмы отвечают за время сна и период бодрствования, точнее, их регуляцию.

Возвращаясь к теме снов и самого исследования, нельзя не упомянуть о том, что оно проводилось все же с некоторыми ограничениями — в конце концов, в нем принимали участие всего два человека. Но и сам брейнгейт используется не часто. Для сравнения, за все время его существования было вживлено всего 12 устройств. И все же это никак не отменяет того факта, что сегодня наука на грани того, чтобы изобрести способ для чтения мыслей и даже больше — и никакой полиграф с этим не сравнится.

Комментарии: