Мозг стирает негативные воспоминания
Как работает человеческая память и отчего людям свойственно забывать некоторые вещи? Что такое эффект дежавю с научной точки зрения? И почему все еще не могут изобрести таблетку для стирания или изменения воспоминаний? На эти и другие вопросы о памяти в интервью Anews ответил доктор биологических наук, профессор Павел Балабан.
Павел Балабан – доктор биологических наук, профессор, специалист в области клеточных механизмов памяти и обучения, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией клеточной нейробиологии обучения Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
– Было время, когда считалось, что память — это некий участок в мозге, куда складируется вся получаемая информация. Как сегодня наука определяет память и сам процесс “сбора и сохранения” информации?
– Согласно древним представлениям, память — это бочка, куда складываются глиняные таблички. Это идет еще от Диогена. Но на сегодняшний день достаточно ясно, что память — это каждый раз порождение чего-то. Представьте себе радиоприемник: из него звучит музыка. Вы открываете его, а музыки внутри нет, и все понимают, что ее быть не может.
А в мозге все ищут какие-то следы памяти. Там действительно что-то остается и как-то изменяется. Память — это динамичный приемник, который меняет свою структуру в зависимости от пользования. Каждый раз лучше и лучше. Так что память — это просто один из способов адаптации любого организма, имеющего нервную систему, к нынешней среде, больше ничего.
«Информационная емкость мозга в триллионы раз больше, чем у суперкомпьютеров»
– Есть ли у человеческой памяти какой-то предел, по достижении которого старая информация должна стираться, чтобы освободилось место для новой?
– Была посчитана информационная емкость мозга. Она больше, чем у суперкомпьютеров в миллиарды и триллионы раз. То есть вариантов настолько много, что эта емкость никогда не будет достигнута за время жизни человека. Но возможность пользоваться памятью ограничена. То есть имеется жесткий диск и файлы, но мы к ним чаще всего не имеем доступа.
Вообще, большая часть нарушений памяти — это, судя по всему, не столько стирание памяти, сколько исчезновение возможности доступа к ней или потеря связи между разными ее компонентами.
А память никогда не бывает в воздухе. Память о каком-то событии, запахе, цвете находится всегда в сочетании с чем-то. Если теряется эта связь с обстановкой, тогда память нарушается.
«Эмоционально важное событие стирает предыдущую память»
– То есть поэтому мы и забываем какие-то вещи?
– Это связано именно с нарушением связи каких-то двух событий. Например, когда вы набрали пин-код банковской карточки, а вас отвлекли внезапным звонком. На следующий день выясняется, что вы этот пин-код не помните. Эмоционально важное событие стирает активированную в данный момент память, потому что в формировании памяти и в эмоциональном отклике биохимически участвуют примерно те же молекулы.
– Что касается управления памятью (удаления или изменения какой-то информации) — ведутся в этом направлении исследования? И есть ли шанс, что в перспективе появится некая технология по удалению или изменению памяти, как в известном фантастическом фильме «Люди в черном»?
– Да, я этот слайд из фильма даже использую в своей лекции, когда говорю о стирании памяти, потому что это действительно было бы оптимально. На сегодняшний день твердо известно, что есть ситуации, при которых конкретную часть памяти или связь между какими-то событиями можно нарушить. Здесь участвуют те же молекулярные механизмы.
Как ускорить нарушение или отменить? В основном, это все связано с тем, что каждый раз, когда мы вспоминаем какое-то конкретное событие, память о нем заново перезаписывается. Если вмешаться в процесс этой перезаписи, когда память становится пластичной при вспоминании, ее можно изменить, нарушить.
кадр из х/ф «Люди в черном», 1997
– Если говорить о фармакологии, никаких таблеток еще не придумали, которые бы позволяли стирать или изменять память?
– Безусловно, именно к этому и хотелось бы прийти. Проблема в том, что когда ты исследуешь молекулярный механизм, понятно, какую молекулу изменили. Мы понимаем, какую таблетку сделать, чтобы нарушить память.
Однако проблема избирательности на сегодняшний день не решена. У нас миллиарды нейронов, а нужно изменить память всего тысячи, то есть на шесть порядков меньше, и адресно именно этих нейронов. Если все изменять, то человек либо станет овощем — вообще не будет памяти — либо останется та память, которую вы не хотели.
“Без эмоциональной реакции память не образуется”
– Отчего происходит так: какие-то вещи мы запоминаем с трудом, например, когда занимаемся иностранным языком или историей, а вот имена героев сериалов и прочую ерунду запоминаем легко?
– Дело в том, что эмоционально нейтральные вещи забываются очень легко. Молодой человек познакомился с девушкой, если она ему нейтральна, он на следующий день забудет, как ее зовут. Если нравится, то будет помнить всю жизнь.
Эмоциональная реакция — это основа подкрепления, а без него память не образуется. Никакое обучение невозможно без эмоций: позитивных, либо негативных, оба пути достаточно эффективны.
С обучением работает примерно так: если человек испытывает, например, страх, что его накажут за полученную двойку, это эмоции. И они могут помочь ему запомнить информацию.
depositphotos.com
– Повторенье — мать ученья. Говорят, чтобы быстрее что-то запомнить, нужно много раз повторять одно и тоже. Это правда?
– Я бы сказал, что это загадка. С одной стороны, это точно работает. С другой, хорошо известно, что при многократном воспроизведении памяти она меняется.
На сегодняшний день считается, что есть два вида памяти. Динамическая, которая может быть забыта — это то, что на поверхности, новая информация. Жесткую память, центральное ядро, уже не изменить и не стереть. К этой форме памяти относятся наши основные инстинкты, безусловные рефлексы, они тоже когда-то появляются в индивидуальном развитии. Если они переходят в основную, жесткую память, то это уже не стереть.
А динамическая память легко меняется. Это способ приспособления к окружающей среде. Вы переехали в новую квартиру и через неделю будете в ней с закрытыми глазами ориентироваться, как и в старой.
– С чем связана «избирательность» памяти: некоторые люди лучше запоминают визуальную информацию, некоторые — текстовую, а другие и вовсе запахи?
– Точно неизвестно. Есть предположение, что у людей просто разные геномы. У некоторых людей диапазон, например, чувствительности к запахам или к музыке просто огромен, а у некоторых эти гены не так экспрессировались. У нас все гены похожи, есть не так уж много их вариантов, но каждый из нас уникален по этому набору: что досталось от папы с мамой, от предков и прочее.
Некоторые помнят зрительно практически все. Некоторые умеют зрительно представлять себе длинные ряды цифр и помнить всю картинку последовательности, но они не математики. В основном, все это связано с индивидуальными особенностями. Это можно развить внутри диапазона, но нельзя приобрести.
«Компьютеры так не умеют, как человеческая память может»
– Как работает извлечение нужных воспоминаний из памяти в определенный момент времени? Например, когда нужно вспомнить какую-то дату, человек отыскивает из массы усвоенной ранее информации именно эту, а не что-нибудь другое.
– Это как раз то, чем отличается человек от компьютера. Если почти любого мало-мальски грамотного человека попросить назвать номер телефона Наполеона Бонапарта, то он улыбнется, и не будет перебирать возможности. А компьютер добросовестно неделями будет перебирать все известные ему телефоны и найдет Наполеонов Бонапартов где-нибудь в современной Франции, но это будет не то.
Человеческий мозг и память работают не по таким принципам. Есть конкретный алгоритм, который сразу отсекает ненужный вариант. Как это устроено? Это большая загадка на сегодняшний день. Компьютеры так не умеют, как человеческая память может. Те, кто сейчас пытается создавать искусственный интеллект, стараются придать ему свойства человеческого мозга, который работает быстрее любого суперкомпьютера по критерию достижения цели, не по вычислениям.
«Дежавю связано с тем, что наша память пытается по кусочкам восстановить целое»
– А эффект дежавю, о котором постоянно говорят, что такое с научной точки зрения? Почему он возникает?
– Это достаточно просто. Тут речь идет о связях между какими-то сенсорными событиями: образами, звуками, запахами и всей обстановкой в целом. Когда этих образных звуков или запахов где-то 70% от того, что может быть в какой-то обстановке, то вы вдруг начинаете считать, что вы тут уже были. И наоборот. Память обладает таким свойством, что если вы забыли 30-40%, но попали в эту же обстановку, вы сразу вспоминаете: «Да, я тут был. Я не помню этот дом, но какие-то ключевые сигналы примерно такие».
Дежавю связано с тем, что наша память пытается по кусочкам восстановить целое. Иногда восстанавливает то, чего не было. Это вполне объяснимо, и если разобрать по деталям, то получается, что 60-70% того, что было, хотя вы тут точно не были, совпало.
Кадр из киноновеллы «Наваждение», 1965
– Часто после серьезных травм человек теряет память. У одних она восстанавливается, у других — нет. От чего зависит процесс возвращения памяти?
– Есть кратковременная амнезия: на часы или несколько дней, пока человек просто придет в себя, амнезия только последних часов перед травмой. Это не восстанавливается. Это хорошо показано, известны молекулярные механизмы: накапливаются определенные вещества, и новая память не образуется. Почему стираются долговременные события — большая загадка.
Как это потом восстанавливается? Похоже, что в этом случае закрывается доступ к памяти. Она там есть, но мы не можем ей пользоваться, связи не установлены. У кого-то восстанавливается, у кого-то нет. Кстати, в большинстве случаев, если нет сильных поражений головного мозга, то частично, но восстанавливается. Потому что когда связи опять могут образовываться, то уже все хорошо. Если они по какой-то причине этого делать не могут, то память не вернется.
Кадр из х/ф “50 первых поцелуев”
«С двадцатых годов прошлого столетия ответа нет на этот вопрос»
– За время нашего разговора много раз прозвучало слово «загадка». Так вот самые сложные загадки о человеческой памяти, которые стоят перед учеными сегодня, в чем они заключаются?
– Почти все, о чем мы говорили. Первое — это стирание памяти или наоборот спонтанное восстановление. Еще у физиолога Павлова было показано, что можно заставить собаку что-то забыть, но через несколько дней память у нее спонтанно и самопроизвольно восстановится. Это загадка. Мы эту информацию стерли, проверили, что не помнит. Проходит несколько дней, и происходит самопроизвольное восстановление. С двадцатых годов прошлого столетия ответа нет на этот вопрос.
Как формируется память, какие пути, какие гены, молекулярные механизмы — это более-менее становится известно. Выход на системный уровень, когда это целостное и сложное явление в поведении, не на уровне небольшой сети нейронов — это большая загадка. Однако самая большая тайна — это сознание. Сознание и память неразделимы. Если у нас нет памяти, не может быть и сознания. Мы не осознаем, кто мы, потому что не помним.
«Основной совет — пользоваться мозгом по максимуму»
– И напоследок. Какие максимально действенные способы улучшения памяти вы могли бы порекомендовать?
– Самый действенный совет очень прост. Мозг — это такой же орган, и закон упражнения на него действует. Все знают, что если мышцу долго не упражнять, она атрофируется и становится маленькой. Ровно то же самое происходит с нервными сетями. Если мы не пользуемся ассоциациями, мало общаемся с другими людьми, то начинает уменьшаться количество нервных клеток и идет ухудшение связей. Надо пользоваться мозгом.
depositphotos.com
Именно поэтому пожилым людям все врачи рекомендуют читать стихи, обязательно общаться, а не сидеть в одиночестве дома. Нельзя просто сидеть на диване и смотреть телевизор. Если человек будет просто сидеть дома без общения, есть, спать, смотреть ТВ, то состояние мозга будет постепенно ухудшаться. Нужно, чтобы было активное общение с вашей стороны. Поэтому основной совет — пользоваться мозгом по максимуму.
Беседовала Эллада Карибова
Наука постоянно делает новые открытия в сфере функций и возможностей нашего мозга. Сегодня уже проводятся эксперименты в области памяти, доказывающие, что на нее можно влиять и даже искусственно управлять ею. Молодой ученый, руководитель лаборатории нейронаук в Курчатовском комплексе НБИКС- природоподобных технологий Ольга Ивашкина в интервью порталу Москва 24 рассказала о том, каким образом можно влиять на память, реально ли стереть воспоминания о своих бывших и как искусственно внедрить новую информацию в мозг.
Фото: портал Москва 24/Антон Великжанин
Как и когда стало понятно, что воспоминаниями можно управлять?
Все началось довольно давно, когда стало понятно, что мы можем определить белки, которые образуются в нейронах, если нейрон детектирует что-то новое. В момент, когда с организмом происходит нечто новое, количество этих белков увеличивается, и мы можем пометить их в мозге. Так мы поняли, что можем увидеть эти клетки, которые специфически участвуют в конкретном воспоминании.
В нашей лаборатории активно исследовали формирование сложных ассоциаций. Например, если на вас накричит начальник, это будет яркая ассоциация, что офис, в котором это произошло, не очень дружелюбный. И мы запомним как всю комнату и ситуацию в целом, так и отдельные элементы: в нашем случае это красные стены, длинный стол. Нас интересовало, как мозг собирает эту сцену.
Тогда мы смоделировали эту ситуацию на мышах, поместив их в камеру и предложив им запомнить одновременно световой и звуковой сигналы, сочетая их с легким током на лапы. И нашли нейроны, которые кодируют ситуацию света и звука в комплексе, когда животное вспоминает, что произошло что-то неприятное. Более того, мы нашли место в мозге, где таких нейронов значительное количество – это теменная кора.
После чего стало понятно, что такую память можно угасить естественным путем. Если после столкновения с начальником я буду приходить в ту же комнату каждый день, и ничего происходить не будет, то сила ассоциативной связи, напоминавшая о плохом, ослабнет. То же самое и с мышами: если помещать их в ситуацию, когда мы включаем свет и звук, но не включаем ток, они постепенно избавятся от памяти, что ситуация была опасной, и перестанут там замирать (испытывать естественную для них реакцию при страхе).
Какие особенности запоминания есть у человека?
У человека есть кратковременная память на несколько часов, когда сеть нейронов и связь между ними еще не укрепились; долговременная – до месяца, и дальше супердолговременная, где состав функциональной группы нейронов уже изменился и этот процесс продолжается. Например, я вспоминаю свою свадьбу, которая произошла несколько лет назад. Если сейчас я посвящу этому обдумыванию какое-то время, то группа нейронов, которая кодирует это комплексное воспоминание свадьбы, немного изменится. И картина воспоминаний, обычно незаметная для нас, чуть изменится. Отсюда возникает понятие «ложная» память, когда нам кажется, что мы что-то помним, но на самом деле нет. И если нам очень хочется во что-то верить, то в нейрональную группу встраиваются другие нейроны, и получается уже немного другое воспоминание.
Фото: портал Москва 24/Антон Великжанин
Кстати, если спать мало, память будет работать не очень хорошо, потому что во сне происходят многие изменения, важные для укрепления воспоминания за день. Поэтому лучше спать достаточно, 6-10 часов в зависимости от потребностей конкретного человека.
Существуют и навязанные воспоминания. Были реальные эксперименты, когда у подростков спрашивали: «А ты помнишь, как потерялся в торговом центре, когда тебе было три года?» Этого события не было, но если с определенной частотой и нужными фразами ему это повторять, то человеку начинает казаться, что он помнит, как потерялся в торговом центре и даже как его искали.
Наиболее постоянной остается, пожалуй, только семантическая память о каких-то фактах. Например, что И. П. Павлов получил Нобелевскую премию или что главные сражения с французами были в 1812 году. События из эпизодической памяти о том, что происходило с нами, вспоминаются каждый раз по-разному, поэтому со временем люди могут путать годы и факты.
Бывают ли настолько сильные воспоминания, что их невозможно «стереть»?
Да, есть ситуации, когда ничего не помогает и никакими повторениями о том, что эта обстановка безопасная, мы не можем ее загасить. Например, травматическая память, когда у людей, побывавших в очень критических ситуациях (военные действия, теракты, катастрофы), развивается посттравматическое стрессовое расстройство.
Такая память ненормальная в том смысле, что примененная в той ситуации защитная реакция переносится и на повседневные ситуации. Например, человек может испугаться громкого двигателя машины, упасть на землю, закрыть голову руками. С такой памятью надо что-то делать. Очевидно, что возвращать военного в горячую точку для того, чтобы тот привык к ситуации и перестал испытывать чувство опасности, было бы слишком жестоким методом. Поэтому для таких случаев разрабатываются другие способы терапии.
Эксперименты с мышами доказали, что это можно сделать искусственным путем. Если мы применяем ток, то у них развивается травматическая память: она очень сильная, ее нельзя просто так погасить. Но если мы предложим им вспомнить эту ситуацию, ненадолго помещая их в “опасную” камеру, и введем ингибитор синтеза белка (вещество, останавливающее синтез. – Прим. ред.), то нейронные связи рассыпаются, и воспоминание исчезает. Но это очень сильное и широко действующее вещество, для людей оно не применимо.
Есть ли другие способы влияния на память?
Да. Можно тестировать различные фармакологические средства во время процесса воспоминания. Сегодня в лабораториях широко используют трансгенных мышей с необходимым набором искусственно введенных генов. Это позволяет изучить другие способы влияния на память. Или можно использовать вирус, который несет нужный нам генетический конструкт. Сеть нейронов мыши, которая только что запомнила событие, мы можем увидеть с помощью зеленого флуоресцентного белка, светящегося под лучами лазера.
Нейроны, активные в момент формирования памяти у мыши. Фото: предоставлено Курчатовским комплексом НБИКС-природоподобных технологий
Возможно ли стереть воспоминания о своих бывших?
Это никто не пробовал. Например, можем ли мы стереть воспоминание у самца мыши о том, где находится самка? Думаю, можем. Но сам по себе образ самки стереть не можем, потому что у мышей нет такой сильной визуальной ассоциации.
Гипотетически стереть воспоминания о бывшем возможно. Теоретически, если попросить вспомнить бывшего во всех красках, захватить эту группу нейронов генетически, внести туда изменения, потом «осветить» и «выключить», вероятно, возможно. Я могу представить, как вписать это в сценарий научно-фантастического фильма, чтобы это выглядело разумно для ученых с точки зрения текущих исследований. Но все же сегодня научные исследования нацелены на более высокие методы излечения или облегчения состояния человека.
Если возможно стереть определенный участок памяти, возможно ли внедрить определенные знания (например, уроки алгебры)?
Скорее нет, чем да. Если поместить мышь в «опасную» камеру (обозначим ее буквой “А”) c током и пометить те нейроны, которые запомнили обстановку, то при перемещении ее в безопасную камеру В и активации нужных нейронов у мышей формируется ложная память о том, что новая обстановка тоже опасная. Они начинают ее бояться, замирают. Такого типа ложные воспоминания можно формировать.
Можно также менять функциональную привязку. Если в опасной обстановке А (которую мыши выучили, где боятся и замирают) активировать светом нейроны, в которой была самка или вкусная еда, то они начинают меньше бояться обстановки А, потому что туда включаются нейроны, связанные с чем-то приятным. Но внедрить конкретные новые факты для запоминания, если с алгеброй вы ранее не сталкивались, практически невозможно.
Фото: портал Москва 24/Антон Великжанин
А как вернуть забытые воспоминания?
Есть болезнь Альцгеймера и есть «мышиные» модели болезни Альцгеймера, которые дублируют какие-то основные факторы, присутствующие у больных людей. В принципе, мыши болезнью Альцгеймера не болеют, мы лишь можем это генетически смоделировать. При этой болезни снижается способность формировать память, и устойчивые воспоминания формируются слабее, это же наблюдается и у мышей. Они сначала запоминали ситуацию с “опасной” комнатой, но потом это воспоминание не сохранялось должным образом. Но если пометить светочувствительными белками нейроны, которые были активны в момент формирования этой памяти, а затем активировать эти нейроны искусственно, то воспоминание возвращается.
То есть даже когда мы что-то забываем, вероятно, сети не до конца рассыпаются, впоследствии их можно каким-то образом восстановить. В нейронах что-то остается, просто мы не можем это воспроизвести.
Само понятие «я забыл» с физиологической точки зрения означает, что какие-то связи в нейронных группах ослабляются, какие-то нейроны выключаются, группы уже не так хорошо связаны внутри себя, поэтому мы и забываем.
Понятно, что людям, которые страдают болезнью Альцгеймера, в повседневной жизни «пометить» каждый номер телефона в памяти отдельными нейронами не получится, нужно искать другие способы. Предлагать им вспомнить что-то важное и в этот момент стимулировать нейроны. Или попробовать проговаривать ключевые вещи. Сейчас терапия болезни Альцгеймера сочетает многие вещи: физическую активность, здоровое питание, определенную диету, упражнения на пластичность мозга и память, различные препараты, стимулирующие нейроны. Но для чего-то особенно важного можно будет пробовать и метод, испробованный на мышах, когда это будет разрешено.
Какой объем памяти может храниться в мозге человека?
Всё, что происходит с нами в течение жизни, оставляет свои следы. Известны люди с феноменальной памятью, например, Соломон Шерешевский (1892–1958 годы. – Прим. ред.). Он запоминал каждый день с точностью до минуты и мог сказать, что делал 10 лет назад в 10:03 и какого цвета была салфеточка на обед. Это значит, что в мозге эти воспоминания могут оставаться всю жизнь, и его объема на это хватает.
Другое дело, что для нормального существования нам это не нужно, поэтому мозг исключает из текущей памяти ненужные события. Плюс есть механизмы забывания, но у людей с феноменальной памятью они, видимо, нарушены, поэтому они все помнят. Тем не менее их мозг не «раздулся», то есть объем ограничен каким-то стандартным сроком продолжительности жизни. Если бы не естественные механизмы забывания, думаю, мы могли бы все запоминать.
Фото: портал Москва 24/Антон Великжанин
Механизмы забывания созданы для снижения нагрузки на мозг, чтобы он расслаблялся?
В современном информационном потоке данные о том, что ты делал три года назад в 5:00 утра, нам не нужны. В первую очередь мы думаем о базовых потребностях: организму нужно поесть, выжить, оставить потомство. Забывание нужно для обеспечения безопасной жизнедеятельности человека. Главное – иметь возможность запомнить важные вещи. А всё не очень важное – зачем?
Мозг разных людей имеет одинаковый или разный потенциал?
У разных людей мозг в процессе развития по-разному формируется. И при том, что все основные блоки сохранены, у кого-то в одном месте больше связей, у кого-то – в другом. Одним проще запоминать написанное, другим – услышанное, а третьим надо обязательно написать самим, тогда они запомнят. С этой точки зрения мозг разных людей работает по-разному. Один с легкостью запоминает номера телефонов, другой хорошо различает лица и «считывает» людей. В данном случае играет роль как набор связей между нейронами, с которыми человек рождается, так и приобретенные факторы, потому что связи постоянно изменяются в процессе взросления.
В школе, к примеру, не всем одноклассникам одинаково просто запомнить стихотворение. Кто-то может прочитать его один раз и сразу выучить наизусть, а кому-то нужно заучивать это целый вечер, и только после 20-го раза у него сформируется это воспоминание.