В мозгу — оркестр
В голове каждого из нас, как оказалось, играет свой собственный оркестр, где дирижёром выступает не кто иной, как внутренний ритм, организующий воспоминания. Учёные из Германии выяснили, что отдельные нейроны в медиальной височной доле головного мозга любят синхронизироваться с медленными волнами — так называемыми тета-ритмами — особенно когда мы либо что-то запоминаем, либо пытаемся это вспомнить. То самое ощущение, когда напрягаешься, чтобы вспомнить, где оставил ключи? Вот и мозг настраивается на нужную волну.
Всё это не фантазии, а строгая наука: результаты опубликованы в авторитетном журнале Nature Communications. К работе приложили руку нейроучёные из Университетской клиники Бонна, Университета Бонна и Университета Фрайбурга — без заезженных фраз о коллективном сознании и памяти воды, только факты и электроды.
Опыты не на мышах: люди под прицелом
В отличие от привычных опытов на мышах, здесь добровольцами выступили реальные люди. Пациенты с тяжёлой формой эпилепсии, не поддающейся лечению таблетками, проходили операцию по вживлению электродов прямо в мозг — это делается для поиска очага судорог. Заодно, с их согласия, учёные получили возможность читать мысли... ну, или хотя бы записывать, как работает мозг на уровне отдельных нейронов.
Остров сокровищ в виртуальной реальности
Пациенты отправились в виртуальную экспедицию — по компьютерному пляжу, где надо было искать сундуки с кладами, запоминать, что где спрятано, а потом в нужный момент вспоминать, в каком углу пляжа лежит тот или иной предмет. В каждый эксперимент было много таких поисков и воспоминаний, а учёные засекали не только насколько точно испытуемые справляются, но и то, что происходит у них в мозгу.
Хитросплетения тета-ритма и нейронов
Что оказалось? Большинство нейронов в медиальной височной доле — включая гиппокамп, энторинальную кору и миндалину — действительно синхронизируются с тета-ритмом. Почти 86% нейронов ощутимо подыгрывали в этом ансамбле, чаще всего «выпрыгивая» в одном и том же месте ритма. Если представить мозг большим оркестром, это как если бы музыканты внезапно все вместе ударяли по своим барабанам — тогда всё звучит особенно слаженно.
Неожиданный поворот: сила этой самой синхронизации менялась в зависимости от того, насколько явственно в мозгу бушевала тета-волна и насколько мощно тормозились другие электрические процессы. Другими словами, не всегда — но когда уж накатит тета, то нейроны работают, как в швейцарских часах.
Странности памяти: когда всё идёт по нотам — и наоборот
Можно было бы подумать, что мощная синхронизация между нейронами и ритмами сразу делает память идеальной. Только нет: ни во время запоминания, ни во время вспоминания не нашлось прямой связи между успехом задачи и мощью этого «нейронного рока». Так что, если забыл пин-код от карты, не спеши винить сбой синфонического созвездия — возможно, мозг просто импровизировал.
Интересно, что около 9% нейронов во время запоминания и воспроизведения почему-то меняли свой «выход» во времени тета-ритма. Эта странная перемена чаще встречалась при удачных попытках вспомнить нужную информацию. Тут учёные в очередной раз вспомнили о своих теоретических моделях, которые предсказывали, что ключевые процессы памяти должны проходить на разных фазах общего ритма — чтобы не мешать друг другу.
Все эти фазовые смещения были не такими уж и огромными — совсем не то чтобы мозг делил день и ночь, но даже небольшой разбег, как показало исследование, помогает разделять процессы создания и извлечения воспоминаний, не давая им смешаться.
Билет в одно направление: мозга достаточно, чтобы запутаться
Даже по регионам мозга разнобой: энторинальная кора оказалась чемпионом по синхронизации, а вот гиппокамп — наоборот, явно не в настроении попадал в ритм. Однако объяснить это только количеством нейронных «выстрелов» или силой волны не удалось — здесь скрывается ещё не раскрытая тайна специализации областей мозга.
И ещё немного заумности: особые методы анализа, вроде SPRiNT, позволили следить не только за периодическими (осциллирующими), но и хаотичными компонентами электрических сигналов — и выяснилось, что когда торможение в мозгу выше, синхронность тоже возрастает.
Расслабьтесь: грандиозного открытия пока нет
Хотя учёные и обнаружили впечатляющую синхронную пляску нейронов, никто не берётся сказать, как сильно это реально влияет на память. Для настоящих выводов нужно больше экспериментов — и вовсе не факт, что найденный мозговой вальс станет ключом к лечению амнезии или даст способ запоминать номера всех банковских карт.
Как заметил один из авторов, Тим Гут, всё это звучит красиво, но зачем именно происходит — никто толком не знает. Память остаётся загадкой, а ритмы мозга пока что больше похожи на спектакль, где артисты-нейроны иногда играют по нотам, а иногда импровизируют.
Авторы исследования: Tim A. Guth, Armin Brandt, Peter C. Reinacher, Andreas Schulze-Bonhage, Joshua Jacobs и Lukas Kunz.