Автор: Лоурен Гравитц
Исследователи считают, что способность забывать имеет решающее значение для работы мозга.
Воспоминания делают нас теми, кто мы есть. Они формируют наше понимание мира и помогают предсказать то, что будет дальше. На протяжении более столетия исследователи работали над тем, чтобы понять, как формируются, а затем фиксируются воспоминания, как они извлекаются из памяти для использования в последующие дни, недели или даже годы. Но эти ученые, возможно, учитывают только половину картины. Чтобы понять, как мы запоминаем, мы также должны понять, как и почему мы забываем.
Еще около десяти лет назад большинство исследователей считали, что забывание — это пассивный процесс, в котором неиспользованные воспоминания со временем выцветают, как фотография, оставленная на солнце. Но затем некоторые учёные, которые занимались исследованием памяти, начали обнаруживать данные, которые противоречили этому давнему предположению. Они начали выдвигать радикальную идею, что мозг создан, чтобы забывать.
Растущий объем научных работ в последнее десятилетие, позволяет предположить, что забывание не является пассивным процессом. Скорее это активный механизм постоянной работы мозга. У некоторых — возможно, даже у всех животных, стандартное состояние мозга — не запоминание, а забывание. А лучшее понимание этого состояния может привести к прорыву в лечении таких состояний, как тревога, посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) и даже болезнь Альцгеймера.
«Что такое память без процесса забывания?» — вопрошает Оливер Хардт, когнитивный психолог, изучающий нейробиологию памяти в Университете Макгилла в Монреале, Канада. «Она невозможна. Чтобы иметь эффективную функцию памяти, вы должны забывать».
Биология забывания
Различные типы воспоминаний формируются и хранятся по-разному, в разных областях мозга. Исследователи все еще не до конца понимают детали, но им известно, что автобиографические воспоминания — воспоминания о событиях, пережитых лично — начинают приобретать длительную форму в части мозга, называемой гиппокампом, в часы и дни, которые следуют за событием. Нейроны связываются друг с другом через синапсы — соединения между клетками. Таким образом, каждый нейрон может быть связан с тысячами других. Благодаря процессу, известному как синаптическая пластичность, нейроны постоянно производят новые белки для ремоделирования частей синапса, что позволяет нейронам избирательно укреплять свои связи друг с другом. Это создает сеть ячеек, которые вместе кодируют память. Чем чаще воспоминание «извлекается», тем сильнее становится нейронная связь. Со временем и благодаря постоянному вызову воспоминание укрепляется как в гиппокампе, так и в коре. В конце концов, оно начинает существовать независимо в коре на длительном хранении.
Нейробиологи часто называют это физическое представление памяти инграммой. Они считают, что каждая инграмма имеет ряд синаптических связей, иногда даже в нескольких областях мозга, и что каждый нейрон и синапс могут участвовать в нескольких инграммах.
До сих пор многое неизвестно о том, как создаются воспоминания и как с ними работает мозг. То, как мозг забывает известно ещё меньше. Это удивительный пробел, считает Майкл Андерсон, который изучает когнитивную неврологию в Кембриджском университете, Великобритания. «Каждый вид, у которого есть память, забывает. Без исключения. Неважно, насколько прост организм: если они могут приобретать опыт, то могут его и терять» — говорит он. «В свете этого я нахожу совершенно потрясающим то, что нейробиология так мало знает об этом процессе».
Учёный Рон Дэвис из Исследовательского института Скриппса, Флорида, обнаружил доказательства активного забывания у плодовых мушек (Drosophila melanogaster) в 2012 году. Невролог изучал тонкости формирования памяти в плотных сетях нейронов в мозге насекомых, которые хранят обонятельные и другие сенсорные воспоминания. Он был особенно заинтересован в понимании влияния нейронов-продуцентов дофамина, которые связаны с этими структурами. Дофамин, нейротрансмиттер, участвует в смягчении множества видов поведения в мозге мухи, и Дэвис предположил, что этот химический мессенджер также может играть определенную роль в памяти.
Дэвис обнаружил, что дофамин необходим для забывания. Он и его коллеги вынуждали трансгенных мух связывать поражение электрическим током с определенными запахами, тем самым обучая насекомых избегать их. Затем они активировали дофаминергические нейроны и заметили, что мухи быстро забыли ассоциацию. И все же блокировка тех же нейронов сохранила память.
Дальнейшие исследования, в которых использовался метод, позволяющий учёным контролировать активность нейронов у живых мух, показали, что эти дофаминовые нейроны активны в течение длительного времени, по крайней мере, у насекомых. «Мозг всегда пытается забыть информацию, которую он уже изучил» — говорит Дэвис.
От мух к грызунам
Несколько лет спустя Харт обнаружил нечто подобное и у крыс. Он исследовал процесс в синапсах нейронов, которые участвуют в долговременном хранении воспоминаний. Исследователи знают, что воспоминания кодируются в мозге млекопитающих, когда сила связи между нейронами увеличивается. Эта сила определяется количеством определенного типа рецептора, обнаруженного в синапсе. Известные как рецепторы AMPA, присутствие этих структур должно сохраняться, чтобы память оставалась нетронутой. «Проблемав том, что ни один из этих рецепторов не является стабильным. Они постоянно перемещаются в синапс и выходят из него» — говорит Хардт.
Лаборатория Хардта показала, что специальный механизм постоянно способствует экспрессии рецепторов AMPA в синапсах. Хардт предположил, что AMPA также могут исчезать, что говорит о том, что забывание является активным процессом. Если это так, то предотвращение удаления рецепторов AMPA должно предотвратить и забывание. Когда Хардт и его коллеги заблокировали механизм удаления AMPA-рецепторов в гиппокампе крыс, то они обнаружили, что крысы больше не забывают местоположение объектов. Чтобы забыть определенные вещи мозг крысы должен был заранее разрушить связи в синапсе. Забывание, отмечает Хардт, «это не сбой памяти, а ее функция».
Пол Франкланд, невролог из больницы для больных детей в Торонто, Канада, также обнаружил доказательства того, что мозг работает, чтобы забывать. Франкленд изучал производство новых нейронов или нейрогенез у взрослых мышей. Давно известно, что этот процесс происходит в мозге молодых животных, но он также обнаружен в гиппокампе зрелых животных около 20 лет назад. Поскольку гиппокамп участвует в формировании памяти, Франкланд и его команда задались вопросом, может ли усиление нейрогенеза у взрослых мышей помочь грызунам лучше запоминать.
В статье, опубликованной в 2014 году, исследователи обнаружили совершенно противоположное: вместо того, чтобы улучшать воспоминания животных, усиление нейрогенеза заставило мышей забывать больше. «Когда нейроны интегрируются во взрослый гиппокамп, они интегрируются в существующую, сложившуюся схему. Если у вас есть информация, хранящаяся в этом канале, и вы начнете перемонтировать ее, то это затруднит доступ к этой информации» — объясняет учёный.
Поскольку гиппокамп — это не то место, где хранятся долговременные воспоминания, его динамическая природа — не недостаток, а особенность, подчёркивает Франкланд, результат эволюции в помощь обучению. Окружающая среда постоянно меняется, и чтобы выжить, животные должны адаптироваться к новым ситуациям. Перезапись старой информации помогает им быть эффективнее.
Человеческая природа
Исследователи полагают, что человеческий мозг может работать аналогичным образом. «Наша способность обобщать новый опыт, по крайней мере частично, обусловлена тем фактом, что мозг участвует в контролируемом забывании» — говорит Блейк Ричардс, который изучает нейронные схемы и машинное обучение в Университете Торонто Скарборо. Ричардс полагает, что способность мозга забывать может предотвратить эффект, известный как переоснащение: в области искусственного интеллекта это происходит, когда математическая модель настолько хорошо сопоставляет данные, с которыми она была запрограммирована, что не может предсказать, какие данные должны появиться дальше.
Аналогично, если человек должен был помнить каждую деталь из события, такого как нападение собаки, то есть не только внезапное движение, которое напугало собаку в парке, вызвав ее рычание и укус, но также и форму её ушей, цвет футболки владельца и угол наклона Солнца — ему может быть сложнее обобщать опыт, чтобы в будущем избежать укуса. «Если вы стираете некоторые детали, но сохраняете суть, это поможет вам использовать опыт в новых ситуациях», — говорит Ричардс. «Вполне возможно, что наш мозг участвует в некотором контролируемом забывании, чтобы не допустить переосмысления нашего опыта».
Исследования людей с исключительной памятью и с нарушениями памяти, похоже, подтверждают это. Люди с состоянием, известным как «высшая автобиографическая память», помнят свою жизнь с такими невероятными подробностями, что могут описать одежду, которую они носили в любой конкретный день. Но, несмотря на их исключительную способность запоминать такую информацию, эти люди, как правило, не достигают особого уровня интеллекта и, похоже, имеют повышенную склонность к навязчивости.
Тем не менее, тем, у кого наблюдаются проблемы с автобиографической памятью, трудно представить, что может произойти в будущем. Однако, по опыту Левина, такие люди, как правило, преуспевают в работах, требующих абстрактного мышления — возможно, потому что они не отягощены лишней информацией.
Исследования забывания у людей также начинают показывать, насколько важен этот процесс для здорового мозга. Команда Андерсона глубоко изучила вопрос о том, как происходит активное забывание у людей, используя комбинацию функциональной магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии, чтобы определить уровни ингибирующего нейротрансмиттера GABA (γ-аминомасляная кислота) в гиппокампе. Сканируя участников, которые пытались подавить определенные мысли, исследователи обнаружили, что чем выше чей-то уровень ГАМК, тем больше область мозга, называемая префронтальной корой, подавляла гиппокамп, и тем лучше они забывали. «Мы смогли связать успешное забывание с определенным нейротрансмиттером в мозге» — говорит Андерсон.
В попытках забыть
Благодаря лучшему пониманию того, как мы забываем, сквозь призму как биологии, так и когнитивной психологии, Андерсон и другие исследователи могут приблизиться к улучшению лечения тревожности, ПТСР и даже болезни Альцгеймера.
Работа Андерсона по измерению уровня ГАМК в мозге может указывать на механизм, который лежит в основе эффективности бензодиазепинов — противотревожных препаратов, таких как диазепам, которые назначаются с 1960-х годов. Исследователи давно знают, что такое лекарство работает путем усиления функции ГАМК-рецепторов, тем самым помогая ослабить беспокойство, но они не понимали, почему. Выводы Андерсона дают объяснение: если префронтальная кора приказывает гиппокампу подавлять мысль, гиппокамп не может ответить, если у него недостаточно ГАМК. «Префронтальная кора — это генерал, посылающий с высоты команды для подавления активности в гиппокампе», — говорит Андерсон. «Если на месте нет войск, эти команды не имеют смысла».
Решающая роль ГАМК в подавлении нежелательных мыслей также имеет значение для фобий, шизофрении и депрессии. Различные симптомы этих состояний — в том числе воспоминания, навязчивые мысли, депрессивное размышление и трудности с контролем мыслей — связаны с гиперактивным гиппокампом. «Мы считаем, что у нас есть ключевая механистическая структура, которая связывает воедино все эти различные симптомы и расстройства» — говорит Андерсон.
Исследования его группы также могут иметь значение для лечения ПТСР, состояния, которое воспринимается как проблема слишком хорошего запоминания травмирующего эпизода, но, по сути, это проблема забывания. Лучшее понимание того, как помочь людям сделать травмирующие воспоминания менее навязчивыми, могло бы помочь исследователям лечить некоторые из наиболее трудноразрешимых случаев. Когда Андерсон и его коллеги посмотрели на то, что происходит, когда добровольцы подавляют нежелательные воспоминания — процесс, который он называет мотивированным забыванием — они обнаружили, что люди, которые сообщали о травмирующем опыте, были особенно хороши в подавлении определенных воспоминаний. Понимание когнитивной психологии, лежащей в основе этой способности, а также умственной устойчивости, необходимой для ее развития, может помочь усовершенствовать лечение ПТСР.
В последнее десятилетие исследователи начали рассматривать забывание как важную часть памяти. «Почему у нас вообще есть память? Как люди, мы развлекаемся тем, что предполагаем, что нам важно иметь автобиографию» — говорит Хардт. «И это, вероятно, совершенно неправильно. Память, прежде всего, предназначена для адаптивных целей. Он наделяет нас знаниями о мире, а затем обновляет эти знания». Забывание позволяет нам, как отдельным людям, так и как виду, двигаться вперед.
«Эволюция достигла грациозного баланса между достоинствами запоминания и достоинствами забывания» — говорит Андерсон. «Она обеспечила нам как постоянство и устойчивость, так и избавление от всего, что мешает».
Оригинал: Nature
