Мы учимся на основе личного взаимодействия с миром: воспоминания о том, что с нами было, помогают нам решать, как вести себя в будущем. Опыт и память связаны неразрывно, или, по крайней мере, так могло казаться до недавней статьи о формировании полностью искусственных воспоминаний.

Используя лабораторных животных, исследователи создали специальное естественное воспоминание, задокументировав нейронные контуры, лежащие в основе её формирования. Затем они «обучили» другое животное, стимулируя клетки головного мозга в соответствии со схемой этой естественной памяти. Результатом этого стала сохранённая и воспроизведённая в неотличимой от естественной формы искусственная память. По крайней мере, в тех проявлениях, которые может зафиксировать сторонний наблюдатель, в т. ч. с помощью приборов.

Воспоминания важны для ощущения идентичности, возникающего из рассказа о личном опыте. Проведённое исследование демонстрирует, что манипуляция цепями в мозгу может привести к возникновению воспоминаний, отдельных от этого нарратива, причём они могут быть сформированы при полном отсутствии реального опыта. Работа показывает, что нейронный контур, обычно реагирующий на определённый опыт, может быть искусственно стимулирован и взаимосвязан с помощью искусственной же памяти. Эта память актуализируется соответствующими сигналами в реальной среде. Исследования дают понимание фундаментальных процессов, лежащих в основании формирования воспоминаний в мозгу, и составляют часть развивающейся науки манипулирования памятью, включающей знания о передаче, внедрении и стирании памяти. Усилия по созданию искусственной памяти могут оказать огромное влияние на широкий круг людей, борющихся с нарушениями памяти, и тех, кто пережил травматические воспоминания. Кроме того, подобное знание может иметь серьёзные социальные и этические последствия.

В ходе исследования естественная память формировалась путём обучения мышей ассоциированию специфического запаха (цветущей вишни) с ударом тока в ногу; они научились его избегать, переходя в другой конец помещения для испытаний, где был другой запах (тмин). Аромат тмина исходил от химического вещества под названием карвон, а запах цветущей вишни от другого вещества, ацетофенона. Исследователи обнаружили, что ацетофенон активирует определённый вид рецепторов на обонятельной сенсорной нервной клетке дискретного типа.

Затем они обратились к сложной технике, оптогенетике, чтобы активировать именно эти нервные клетки. В оптогенетике светочувствительные белки используются для стимуляции отдельных нейронов в ответ на свет, поступающий в мозг через хирургически имплантированные оптические волокна. В первых экспериментах учёные использовали трансгенных животных, у которых светочувствительный белок был в обонятельных нервах, чувствительных к ацетофенону. Объединив электрический удар в лапе с оптогенетической стимуляцией светом обонятельных нервов, чувствительных к ацетофенону, исследователи научили животных ассоциировать их. Позднее, когда мышей протестировали, позволив им ощутить реальный аромат цветения вишни (с которым они ранее не были знакомы), выяснилось, что мыши этот запах избегают.

Эти шаги показали, что животным не надо ощущать запах, чтобы вспомнить связь между ним и неприятным ударом. Но это была ещё не вполне искусственная память, потому что шок от удара был вполне реальным. Для того чтобы создать полностью искусственную память, учёные должны были стимулировать мозг таким образом, чтобы имитировать и нервную активность, вызванную ударом в ногу.

Предыдущие исследования показали, что конкретные нервные пути, ведущие к структуре, известной как вентральная область покрышки, важны для избегания удара током в ногу. Чтобы создать действительно искусственную память, исследователи должны были стимулировать вентральную область покрышки так же, как стимулировали обонятельные сенсорные нервы. Чтобы использовать оптогенетическую стимуляцию, они стимулировали обонятельные нервы у тех же генетически модифицированных мышей и использовали вирус для размещения светочувствительных белков в вентральной области покрышки. Они стимулировали обонятельные рецепторы светом, чтобы имитировать запах цветов вишни, а затем стимулировали вентральную область покрышки, чтобы имитировать избегание удара в ногу. В результате животные использовали искусственные воспоминания, реагируя на запах, с которым никогда не сталкивались, избежав при этом и ударов током.

Долгое время оставалось загадкой, как формируются воспоминания, и какие физические изменения в мозгу сопровождают их формирование. В данном исследовании электрическая стимуляция конкретных областей мозга привела к тому, что новая память активировала другие участки мозга и участвовала в формировании памяти, в том числе в области, называемой базолатеральная амигдала. Поскольку нервные клетки сообщаются друг с другом с помощью синапсов, предполагается, что изменения в синаптической активности являются причиной формирования воспоминаний. У простых животных, например, у морского слизняка аплизии, воспоминания могут передаваться от одного индивида к другому с помощью РНК, извлечённой из организма, пережившего их. РНК содержит коды белков, образующихся в нервах животного, связанных с памятью. Воспоминания частично передаются с помощью записи электрической активности памяти у предварительно обученных грызунов (в гиппокампе). У животных-реципиентов нервная активность стимулируется по аналогичной модели. Для передачи памяти за основу берётся модель от обученных животных. Важно, что в новом оптогенетическом исследовании модель электрической активности, связанная с памятью, строится в мозгу мыши с нуля, без какого-либо релевантного реального опыта, пережитого подопытным животным. Это первый опыт создания полностью искусственной памяти; полученное в данном исследовании знание поможет сформировать фундаментальное понимание того, как памятью можно осознанно и направленно манипулировать.

Создание искусственных воспоминаний приближает нас к изучению того, как они формируются, и может способствовать пониманию и излечению таких тяжёлых расстройств как болезнь Альцгеймера. Однако, поскольку воспоминания пронизывают саму суть нашей человечности, необходимо сохранять бдительность — чтобы любые манипуляции с памятью рассматривались в первую очередь с точки зрения этики.

Результаты работы нейробиологов опубликованы в журнале Nature Neuroscience.



СМОТРЕТЬ КОММЕНТАРИИКомментариев нет

Последнее: Тысячи фермеров провели в Нидерландах новую акцию протеста против мер правительства, направленных на борьбу с изменениями климата. По их мнению, ужесточение нормативов по сокращению выбросов следует применять в первую очередь не к сельскому хозяйству, а к другим отраслям, которые негативно влияют на экологию. И хотя колонны из тракторов парализуют дорожное движение, прохожие с пониманием относятся […]

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

новости дня
ваши отзывы