Как мозг формирует воспоминания?

Мозг кипит от активности. Различные группы нейронов (нервных клеток), ответственных за разные мысли или восприятия, дрейфуют в и из действия. 

Память – это реактивация определенной группы нейронов, образованная постоянными изменениями силы связей между нейронами. Но что позволяет реактивировать определенную комбинацию нейронов над любой другой комбинацией нейронов? 

Ответ – синаптическая пластичность. Этот термин описывает постоянные изменения в силе связей – называемых синапсами – между клетками мозга. Эти связи могут быть сделаны сильнее или слабее в зависимости от того, когда и как часто они были активированы в прошлом. Активные соединения имеют тенденцию становиться сильнее, тогда как те, которые не используются, становятся слабее и могут в конечном итоге полностью исчезнуть.

Соединение между двумя нейронами становится сильнее, когда нейрон A последовательно активирует нейрон B, заставляя его запускать потенциал действия. Нейроны общаются друг с другом с помощью электрических событий, называемых «потенциалами действия», и химических – нейротрансмиттеров.

Изменение силы существующих синапсов, или даже добавление новых или удаление старых, имеет решающее значение для формирования памяти. Но есть также доказательства того, что другой тип пластичности, не связанный напрямую с синапсами, может быть важен для формирования памяти. В некоторых частях мозга взрослого человека, таких как важная структура памяти, известная как гиппокамп, могут быть созданы совершенно новые нейроны в процессе, называемом нейрогенезом. Исследования на старых мышах показали, что за счет усиления нейрогенеза в гиппокампе память может быть улучшена. У людей было показано, что физические упражнения увеличивают объем гиппокампа, что предполагает создание новых нейронов, и в то же время улучшают производительность в задачах памяти. 

Различные «нейронные ансамбли» для разных воспоминаний

Воспоминания возникают, когда определенные группы нейронов реактивируются. В мозгу любой стимул приводит к определенному типу нейрональной активности – определенные нейроны становятся активными в более или менее определенной последовательности. Если вы думаете о своей кошке, или о своем доме, или о своем дне рождения, активными становятся различные ансамбли или группы нейронов. Теория заключается в том, что усиление или ослабление синапсов делает определенные паттерны нейронной активности более или менее вероятными.

Когда вам было пять лет, если бы вам дали слово «дом», вы могли бы представить себе рисунок дома. Став взрослым, услышав это же слово, вы вполне можете представить свой собственный дом – другой ответ на тоже слово. 

Воспоминания хранятся путем изменения связей между нейронами. Пятилетний ребенок активирует определенную группу нейронов (ансамбль А); тогда как взрослые будут активировать другой ансамбль (ансамбль А ‘) с тем же стимулом. Синаптическая пластичность, обусловленная повторяющимся опытом, может изменить силу связи между нейронами. Вот как могут быть разные нейронные ответы на один и тот же вход.

Это связано с тем, что ваш опыт и воспоминания изменили связи между нейронами, в результате чего старый ансамбль дома стал менее вероятным, чем новый. Другими словами, отзыв памяти включает в себя повторную активацию определенной группы нейронов. Идея состоит в том, что, предварительно изменяя силы определенных синаптических связей, синаптическая пластичность делает возможным изменчивость ассоциаций.

Сон также важен для формирования памяти

«Наше исследование предсказывает, что хранение памяти – процесс динамический, и именно сон позволяет непрерывно обучаться, сочетая консолидацию новых следов памяти с реконсолидацией старых следов памяти для минимизации помех», – из статьи “Усвоить новое, оставив старое: как сон сохраняет воспоминания“

Сон является еще одним важным фактором для хранения памяти. Во время сна гиппокамп и неокортекс принимают участие в тщательно хореографическом диалоге, в котором гиппокамп воспроизводит последние события: те же самые нейроны гиппокампа, активные во время опыта, снова активируются во время медленного сна, снова и снова сжимаясь во времени, помогая обновить неокортекс относительно того, что должно быть сохранено. Этот повтор происходит только во время сна, поэтому, если вы экономите на сне, вы не позволяете мозгу консолидировать воспоминания.

Настоятельно рекомендуем также ознакомиться с недавней статьей: "Молекулярные механизмы формирования памяти. Новые данные"

Поддержать 4everScience 💸

• Как мозг забывает?
• Мозг интерпретирует разговорный и письменный язык одинаково