Довга і коротка пам'ять формується в мозку одночасно, проте клітинам довготривалої пам'яті потрібен час, щоб засвоїти те, що вони запам'ятали.
Ми запам'ятовуємо все в два етапи: спочатку інформація знаходиться в короткочасної пам'яті, а потім, через якийсь час, відправляється в довгострокове сховище. Причому відмінності між цими двома видами пам'яті не тільки функціональні, але і структурні - вони знаходяться в різних частинах мозку.
Енграммние нейрони кори (червоним кольором), що відповідають за довготривалі неприємні спогади у миші. (Фото: Takashi Kitamura / MIT.)
Зріз через гіпокамп миші: різні нейрони пофарбовані різними флуоресцентнимібелкамі. (Фото Dr. Thomas Deerinck / Visuals Unlimited / Corbis.)
<
>
Як відомо, за пам'ять в мозку відповідають кілька зон, і найголовніші тут - кора півкуль і підкорковий гіпокамп. На початку 50-х років минулого століття до нейробіологам потрапив хворий на епілепсію, у якого під час операції на мозку довелося пошкодити гіпокамп, після чого пацієнт перестав запам'ятовувати те, що з ним відбувалося тільки що, але зате зберіг пам'ять про більш віддаленому минулому. Іншими словами, якщо говорити про епізодичній пам'яті (тобто пам'яті на події), то її короткочасна версія зберігається в гіпокампі, а довгострокова - в корі, яка взагалі займається вищими когнітивними функціями.
Але як саме відбувається перетікання інформації з короткочасного сховища в довгострокове - або, якщо скористатися звичайним нейробіологічним терміном, як відбувається консолідація пам'яті? За однією моделі, короткочасна пам'ять формується і зберігається в гіпокампі, щоб потім повністю з нього зникнути. За іншою моделі, яка виникла сильно пізніше, в гіпокампі все ж залишаються якісь сліди тих відомостей, які пішли в довгострокову пам'ять.
Тонеґава Сусуму (Susumu Tonegawa) і його колегам з Массачусетського технологічного інституту вдалося багато в чому механізм консолідації пам'яті розшифрувати. Тонегави особливо представляти не треба: ми неодноразово писали про роботи цього видатного сучасного імунолога і нейробіолога, лауреата Нобелівської премії, який вже встиг зробити надзвичайно багато для розуміння нами нейробиологических механізмів пам'яті. Так, одне з найбільших досягнень лабораторії Тонегави - експериментальне відкриття так званих енграммних клітин в гіпокампі. Під енграма розуміють слід, залишений подразником; якщо говорити про нейронах, то повторюється сигнал - звук, запах, якась обстановка і т. д. - повинні провокувати в них якісь фізичні та біохімічні зміни. Якщо стимул потім повториться, то «слід» активується, і клітини, в яких він є, викличуть з пам'яті все спогад цілком. Іншими словами, у нас енграммние ( «ключові») нейрони відповідають за доступ до записаної інформації, а щоб самі вони заробили, на них повинен подіяти ключовий сигнал; очевидно, що самі такі клітини повинні вміти якось зберігати в собі інформацію про ті чи інші стимули.
Саме енграммние клітини, як пишуть дослідники в своїй новій статті в Science , Задіяні в перетвореннях пам'яті. В експерименті деякі нейрони мозку у мишей отримували генетичну модифікацію: в їх ДНК вставляли ген світлочутливого білка, щоб потім такий нейрон можна було активувати світловим імпульсом (світло в мозок подавали через оптоволокно; в цілому все це називається оптогенетики, про яку ми вже якось детально розповідали ).
Нейрони модифікували в трьох зонах мозку: в префронтальної корі, в гіпокампі і в емоційному центрі - миндалевидном тілі, або амигдалит. Світловий «рубильник» ставили не в усі клітини, а лише в ті, які у мишей реагували на неприємні, що лякають обставини: тварин саджали в клітку, по підлозі якої пускали слабкий електричний розряд. Миша лякалася, завмирала на місці, а в мозку у неї включалися цілком певні нейрони, що спрацьовують у відповідь на стрес. Миша запам'ятовувала негативну клітку і, коли її знову в неї саджали, вона по старій пам'яті також лякалася і завмирала, навіть якщо електричного струму вже не було.
Природно, коли на миша знаходили спогади, то в її мозку включалися відповідні клітини пам'яті. Це були ті самі енграммние клітини, які зберігали сліди минулих неприємних відчуттів, пов'язаних з конкретним оточенням, і реагували на сенсорний стимул - зовнішній вигляд клітини. Енграммние клітини електричного шоку були як в корі, так і в гіпокампі, і, що виявилося особливо примітним, вони з'являлися відразу і там, і там (під «з'являлися» ми маємо на увазі не те, що в мозку з'явилися нові нейрони, а то , що деякі з існуючих нейронів взяли на себе функцію пам'ятати конкретний стимул).
Однак, наприклад, якщо миша садили в неприємну клітку на наступний день після навчального електрошокової сеансу, то коркові енграммние клітини мовчали, а спрацьовували лише гиппокампального енграми. Однак коркові нейрони можна було «розбудити»: якщо їх включали за допомогою світлового імпульсу, то миша вела себе так, як ніби її щось налякало - точно так само вона вела себе і тоді, коли включалися клітини гіпокампу, тільки ці-то спрацьовували і так, просто від зовнішніх обставин.
Через два тижні картина змінювалася: енграммние електрошокові клітини в корі дозрівали, починали інакше виглядати і інакше працювати - тепер вони активувалися природним чином, коли тварина потрапляло в ту саму стресову клітку. Навпаки, клітини гіпокампу переставали включатися - однак якісь сліди події в них залишалися, і, якщо на них діяли світловим імпульсом, то миша впадала в страх.
Однак, щоб нейрони в корі дозрівали правильним чином, вони повинні були спілкуватися з «колегами» з гіпокампу, які пам'ятали той же, що й вони, а якщо зв'язок між тими і іншими переривали, клітини довготривалої пам'яті виходили «недозрілими», що, очевидно, має позначатися на самій пам'яті. Що до амігдали, то її клітини утримували саме емоційну складову події, і з ними ніяких змін не відбувалося - вони працювали як з нейронами гіпокампу, так і з нейронами кори.
Таким чином, не можна сказати, що інформація перетікає з короткочасної пам'яті, де вона спочатку формується, в довготривалу, де її взагалі не було: в обох «департаментах» вона формується одночасно, просто в довготривалому сховище пам'ять якийсь час залишається «сирий», неактивною, і щоб її активувати, потрібна допомога короткочасного відділу.
З іншого боку, гіпокамп не забуває повністю те, що утримувалося в короткочасної пам'яті - правда, поки неясно, наскільки довго в ньому залишаються такі сліди: дослідники обмежилися в експерименті тільки двома тижнями, і, можливо, через два місяці гіпокамп вже взагалі забуває все, що було два місяці тому.
