Чому собаку запам'ятати набагато простіше, ніж стілець: вчені пояснили важливий процес у мозку

Команда продемонструвала, що високочастотні мозкові хвилі в мигдалеподібному тілі, центрі емоційних процесів і гіпокампі, центрі процесів пам'яті, мають вирішальне значення для поліпшення пам'яті на емоційні стимули. Порушення у цьому нервовому механізмі, спричинені або електричною стимуляцією мозку, або депресією, погіршують пам'ять, особливо щодо емоційних стимулів, пише News Medical.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захопливі новини зі світу науки!

Підвищена поширеність розладів пам'яті

Підвищена поширеність порушень пам'яті, таких як недоумство, висвітлила згубні наслідки втрати пам'яті для окремих людей і суспільства. Такі розлади, як депресія, тривога та посттравматичний стресовий розлад (ПТСР), також можуть характеризуватись незбалансованими процесами пам'яті та стають все більш поширеними під час пандемії COVID-19. Розуміння того, як мозок природним чином регулює, яка інформація стає пріоритетною для зберігання, а яка зникає, може дати важливу інформацію для розробки нових терапевтичних підходів до зміцнення пам'яті у тих, хто схильний до ризику втрати пам'яті, або для нормалізації процесів пам'яті у тих, у кого є ризик порушення регуляції

"Легше запам'ятати емоційні події, такі як народження вашої дитини, ніж інші події приблизно того ж часу", — говорить Салман Е. Касім, провідний автор дослідження, який розпочав цей проєкт під час захисту докторської дисертації в лабораторії Джейкобса в Колумбійському університеті. "У мозку очевидно є природний механізм для посилення певних спогадів, і ми хотіли його ідентифікувати".

Складність вивчення нейронних механізмів у людини

Більшість досліджень нейронних механізмів проводиться на тваринах, таких як щури, тому що такі дослідження вимагають прямого доступу до мозку для запису мозкової активності та проведення експериментів, що демонструють причинно-наслідковий зв'язок, таких як обережне порушення нейронних ланцюгів. Але важко спостерігати чи охарактеризувати такий складний когнітивний феномен, як покращення емоційної пам'яті у дослідженнях на тваринах.

Вивчивши цей процес безпосередньо на людях, Касим та Джейкобс проаналізували дані експериментів із пам'яттю, проведених із пацієнтами з епілепсією, яким проводився прямий внутрішньочерепний запис мозку для локалізації нападів і лікування. Під час цих записів пацієнти з епілепсією запам'ятовували списки слів, тоді як електроди, поміщені в їхній гіпокамп і мигдалеподібне тіло, реєстрували електричну активність мозку.

Вивчення патернів мозкових хвиль емоційних слів

Систематично характеризуючи емоційні асоціації кожного слова з допомогою рейтингів емоцій, Касим з'ясував, що учасники запам'ятовували більш емоційні слова, такі як "собака чи "ніж", краще, ніж нейтральні слова, такі як "стілець". Вивчаючи пов'язану з цим активність мозку, дослідники зазначили, що кожного разу, коли учасники успішно запам'ятовували емоційні слова, високочастотна нейронна активність (30-128 Гц) ставала більш поширеною в ланцюзі мигдаликів-гіпокампу. Коли учасники запам'ятовували нейтральніші слова або взагалі не могли згадати слово, ця закономірність була відсутня.

"Виявлення цього патерну активності мозку, що зв'язує емоції та пам'ять, було для нас дуже захопливим, тому що попередні дослідження показали, наскільки важлива високочастотна активність у гіпокампі для неемоційної пам'яті", — сказав Джейкобс. "Це негайно спонукало нас задуматися про загальніші, причинно-наслідкові наслідки: якщо ми викличемо високочастотну активність у цьому ланцюгу за допомогою терапевтичних втручань, чи зможемо ми посилити спогади за своїм бажанням?"

Електрична стимуляція порушує пам'ять на емоційні слова

Щоб встановити, чи ця високочастотна активність відображає причинний механізм, Джейкобс і його команда сформулювали унікальний підхід до відтворення експериментальних збоїв, які зазвичай використовуються у дослідженнях на тваринах. По-перше, вони проаналізували підмножину цих пацієнтів, які виконували завдання на запам'ятовування, коли до гіпокампу застосовувалася пряма електрична стимуляція половини слів, які учасники мали запам'ятати. Вони з'ясували, що електрична стимуляція, яка має змішану історію або поліпшення, або ослаблення пам'яті залежно від її використання, очевидно й послідовно погіршує пам'ять, особливо щодо емоційних слів.

Ума Мохан, ще одна аспірантка лабораторії Джейкобса водночас і співавтор статті, зазначила, що ця стимуляція також знижує високочастотну активність у гіпокампі. Це надало причинно-наслідкові докази того, що вибиваючи зразок мозкової активності, який корелював з емоційною пам'яттю, стимуляція також вибірково зменшувала емоційну пам'ять.

Депресія діє аналогічно до стимуляції мозку

Касим також припустив, що депресія, яка може враховувати порушення регуляції емоційної пам'яті, може діяти аналогічно до стимуляції мозку. Він аналізував емоційну пам'ять пацієнтів паралельно з оцінками настрою, які використовували пацієнти для характеристики свого психічного стану. І справді, у підгрупі пацієнтів із депресією команда спостерігала одночасне зниження пам'яті, опосередкованої емоціями, та високочастотної активності в гіпокампі та мигдалеподібному тілі.

"Об'єднавши стимуляцію, запис і психометричну оцінку, вони змогли продемонструвати причинно-наслідковий зв'язок настільки, скільки ви не завжди бачите в дослідженнях із записами людського мозку", — сказав Бредлі Лега, нейрохірург і вчений з Південно-західного медичного університету Техасу.

"Ми знаємо, що високочастотна активність пов'язана з порушенням нейронів, тому ці результати відкривають нові можливості для досліджень на людях і тваринах про те, як певні стимули задіяють нейрони в ланцюгах пам'яті", — сказав Лег.

Раніше Фокус писав про комп'ютер у людському мозку. Дослідження показує, що інтерфейси мозкових комп'ютерів безпеки аналогічні іншим імплантованим неврологічним пристроям.