Разрозненные образы соединяются в нашей памяти на уровне отдельных нейронов.

Около 10 лет назад нейробиологи обнаружили странный феномен: некоторые нейроны в человеческом мозге активировались только в ответ на конкретный образ. Те исследования выполнялись на пациентах, больных эпилепсией, которым вводили электроды в кору мозга, чтобы узнать, какой участок отвечает за болезнь. Одновременно можно было выполнять научные эксперименты (разумеется, на добровольной основе).

Наука и жизнь // Иллюстрации

Когда человеку с электродом в голове показывали фотографию какой-нибудь знаменитости, вроде актрис Дженнифер Энистон или Джулии Робертс, или же некую сцену из мультфильма, то в ответ можно было видеть активность определённых нервных клеток, причём нейрон «Дженнифер Энистон» молчал на фотографии Джулии Робертс. Такие нервные клетки находились в участке мозга, захватывающей гиппокамп, который, как известно, служит у нас главным центром памяти. 

Дальнейшие эксперименты показали, что в мозге действительно есть клетки, отвечающие за узнавание различных объектов, человеческих лиц и т. д. Таких клеток для каждого объекта выделены не одна и не две, а порядка тысячи, если не больше, однако они могут отстоять друг от друга слишком далеко, чтобы нейробиологи могли заметить их все сразу. 

Причём, что важно, эти клетки отличают важные признаки от второстепенных: например, на знаменитую персону они реагируют независимо от того, во что одета знаменитость и какая у неё причёска. Однако в некоторых случаях, когда человеку показывали знакомый объект в новом контексте, такие нейроны молчали.  

В то же время наши воспоминания ведь никогда не состоят из отдельно стоящих объектов. Например, мы можем вспомнить нашего знакомого в ситуации, когда он пришёл к нам в гости, или когда мы встретили его на улице – очевидно, что тут есть два разных места, улица и дом, для которых выделены свои нейроны, и они должны как-то взаимодействовать с клетками, отвечающими за образ человека. И вообще, мы запоминаем целые цепочки событий, в которых с самыми разными объектами всё время что-то происходит – такого рода информация называется эпизодической памятью.

Как ведут себя с такой памятью вышеописанные специфические нейроны, попытались выяснить Ицхак Фрид (Itzhak Fried) (один из тех, кто открыл такие клетки) из Калифорнийского университета Лос-Анджелесе и его коллеги из Университета Лестера. Добровольцами в их опытах опять послужили пациенты-эпилептики, которым ввели электроды в кору мозга – им показывали от ста до двухсот самых разных изображений: среди них были места, которые нравились самым участникам эксперимента, и портреты знаменитостей, и известные архитектурные сооружения, вроде Пизанской башни, и другие элементы ландшафта.

У каждого человека (а было их 14) удалось записать активность 600 клеток, и среди них можно было выделить группы от 2 до 28, которые вместе реагировали, по меньшей мере, на одно изображение. Затем картинки поменяли так, чтобы персонаж и фон у них не совпадали по нейронной активности, например, актёра Клинта Иствуда комбинировали с Пизанской башней – зная, что нейроны, отвечающие за известного человека, никак не реагируют на известное архитектурное сооружение. 

После того, как участники эксперимента просмотрели такие коллажи, они должны были пройти серию тестов на память: например, им нужно было собрать виденный коллаж из раздельных фото – то есть к фотографии Клинта Иствуда подобрать фото Пизанской башни.  

Целью исследователей было понять, что при этом будет происходить с нейронами специфического ответа. В статье в Neuron они пишут, что уже после первого раза клетки понимали, что перед ними «их объект», просто в новых условиях, и даже отвечали на его новую, модифицированную версию с большей активностью. «С первого раза» значит, что достаточно было один раз показать комбинированную картинку, чтобы специальные нейроны запомнили свой объект во взаимосвязи с новым окружением.

На самом деле, можно было ведь ожидать, что у мозга есть способ превратить отдельные объекты в непрерывную цепочку воспоминаний. Особенность же новой работы в том, что авторам удалось показать изменения в работе высшей нервной системы на нейронном уровне – и главное здесь то, что появление новой ассоциации, необходимость связать привычный объект с новыми условиями сказывается на активности единичных нейронов.

Очевидно, комбинируя активность различных групп специальных нейронов, отвечающих каждая за свой образ, мозг в состоянии запомнить уникальное событие в нашей жизни, которого не было в прошлом и которое не повторится в будущем. 

Фото Киры Вишняковой