Техно

Нейробиолог Женевского университета Энтони Холтмаат о том, как работает наша память

Каждое новое открытие приближает нас к созданию «протезов» мозга и совершенно новых методик обучения

Ученые отделения фундаментальных наук о нервной системе Женевского университета (UNIGE) провели масштабное исследование нейронов человеческого мозга и составили на основе полученных данных теоретическую модель работы памяти. Специалисты считают, что они приблизились к пониманию того, как именно проходит процесс запоминания.

О результатах эксперимента "ДС" рассказал один из ведущих авторов исследования, нейробиолог Женевского университета Энтони Холтмаат.

Энтони, расскажите о вашем исследовании, что нового удалось узнать о процессах запоминания?

Э.Х. Если понимать, как мозг принимает и распознает сигналы из окружающей среды и их складирует, то можно противостоять нарушениям, которые происходят с возрастом, а также из-за травм и болезней. А в дальнейшем - за счет этого серьезно продлить людям жизнь, ведь мозг связан со всеми процессами, происходящими в организме. Мы составили подробную мо­дель кодировки нашим мозгом информации, процессов преобразования внешних воздействий в электрические импульсы. На­пример, если на руку попадает вода, то ее прикосновение вызывает электрический импульс, который поступает по нервным волокнам в мозг, где его расши­­­­ф­ровывают нейроны. То есть мозг получает информацию, кодирует и складирует ее, а затем при необходимости восстанавливает. Также составили детальную схему, согласно которой происходят такие процессы.

Как происходит извлечение из памяти нужной информации?

Э.Х. На теле человека расположены многочисленные сенсорные рецепторы, и, кроме этих нервных механизмов, мы не обладаем другим способом получения данных о том, что нас окружает. Фактически весь наш опыт формируется на основе зрительных, слуховых, вкусовых, тактильных и обонятельных ощущений. Получая "за­п­рос", импульс для активации про­­цесса вспоминания, каждая система посылает сигнал в соответствующую базу данных мозга и активирует воспоминания для выработки поведения. Это очень сложные процессы, связанные с деятельностью центральной нер­в­ной системы.

Люди лучше запоминают информацию, если ожидают, что ее придется в будущем использовать

Откуда мозг знает, какую именно базу данных нужно активировать?

Э.Х. Мозг кодирует информацию в том же виде, в каком мы получаем ее от наших органов чувств. Например, когда получаем ин­­фор­­мацию визуально, она кодируется как изображение. Когда вы пытаетесь что-то вспомнить, мозг обращается к памяти и активирует воспоминание в том же виде, в каком он его сохранил. То есть ищет его в визуальной базе данных. Например, вы увидели в каталоге авто и решили его купить. В фирме, продающей автомобили, вы станете разглядывать имеющиеся модели и, выбирая, сравнивать реальные машины с хранимой в памяти картинкой. Таким образом, вы будете использовать визуальную репрезентативную систему, рыться в визуальной базе данных. Конечно, при хранении и кодировании большинства воспоминаний мы используем в большей или меньшей степени все сенсорные системы, но есть одна главная, а остальные - второстепенные.

Насколько высока вероятность потери информации?

Э.Х. Мозг записывает информацию не в один, а в тысячу нейронов, благодаря чему мы максимально защищены от потери данных при гибели нейрона, ведь мозг ежедневно теряет тысячи клеток. В процессе экспериментов нам удалось выяснить, как именно информация распределяется  между нейронами при запоминании. Чем больше клеток "владеет информацией", тем больше у нее шансов со­храниться. Наша модель помо­гает вы­­явить, сколько процентов нейронов загружено опре­деленным воспоминанием. Дальнейшие эксперименты по­могут идентифицировать опре­деленные нейроны: например, можно будет отследить, какие из них активируются, когда мозг совершает ошибку. Со временем это поможет корректировать функции мозга при возникновении разнообразного рода сбоев в его "программе".

Почему происходят такие сбои?

Э.Х. Основные проблемы с памятью возникают на этапе восстановления информации, и связаны они в большинстве случаев с проблемами в кодировании, запо­­минании. Неправильное коди­рование происходит из-за сбоев в восприятии информации или неправильного ее складирования. Наша память в каком-то смысле похожа на библиотеку, хранящую поступающие в нее книги. Для того чтобы понять механизмы работы памяти, как именно она функционирует и вычислить участки сбоя при запоминании, нужно детально исследовать не только процесс наполнения базы данных, но и механизмы их складирования.

Ваше исследование поможет восстанавливать память?

Э.Х. Не только. Мозг человека со­­­с­тоит более чем из 100 млрд нейронов, и пока они изучены очень мало. Наша задача - расшифровать как можно больше клеток мозга, понять, за какие функции отвечают определенные нейроны, как они взаимодействуют с другими клетками, как выстраиваются мыслительные цепи. Выяснив это, можно будет создавать более эффективные лекарства и методы лечения многих болезней, связанных с нарушением памяти. Кроме того, каждое новое открытие такого рода приближает нас к созданию "протезов" мозга, то есть искусственных участков, которые позволят восстанавливать его работу после тяжелых травм. А еще расшифровка работы мозга при запоминании поможет кардинально усовершенствовать методики обучения, приобретения определенных навыков. То есть, если знать, как именно мозг воспринимает, кодирует информацию, можно строить образовательный процесс так, чтобы мозг был максимально активным и, соответст­венно, результаты -  более эф­фек­тивными.

Мозг часто сравнивают с суперкомпьютером, насколько это корректно?

Э.Х. Так оно и есть, ведь мозг способен анализировать постоянный поток получаемых сигналов. Только представьте, сколько звуков мы непрерывно слышим в условиях мегаполиса, сколько видим разных предметов, отвечаем на вопросы окружающих, а одновременно чем-то занимаемся, чувствуем холод или тепло и т. п. На самом деле наш командный центр проделывает грандиозную работу, причем такую, с которой, возможно, справится не каждый суперпроцессор. Например, ни одна ма­шина не в состоянии, подобно человеку, отделять нужные звуки от фонового шума.

Правда ли, что мозг запоминает и хранит не всю информацию без разбора, а только ту, которая может пригодиться в будущем?

Э.Х. Действительно, на что-то посмотреть или что-то услышать недостаточно для того, чтобы это запомнить. Мозгу нужно включить функцию записи, свое­образный внутренний диктофон для фиксации всех деталей происходящего. Люди лучше запоминают информацию, если ожидают, что ее придется в будущем использовать. То есть мозг запоминает и хранит данные действительно избирательно. Это одна из интереснейших загадок мозга, которую нам еще предстоит разгадать. В частности, необходимо понять, является ли данный процесс сознательным или человек вообще не отдает себе отчет в работе селективного механизма.

Опубликовано в еженедельнике "Деловая столица" от 6 июля 2015 г. (№ 27/737)