Мозг чистит память с помощью новых нервных клеток
Нейроны, образующиеся в результате нейрогенеза, могут играть в мозге двоякую роль: с одной стороны, они улучшают запоминание новой информации, с другой – помогают забыть то, что мозг запомнил раньше.
Запоминание информации сопровождается образованием межнейронных контактов в мозге. Эти контакты, называемые синапсами, организуют новые нейронные цепочки, которые, как считается, служат чем-то вроде ячеек памяти. Отсюда можно сделать вывод, что чем больше синапсов, тем память лучше, если же синапсы исчезают, то и память ухудшается.
А из-за чего могут исчезнуть синапсы? Во-первых, это может произойти по воле самой клетки и под действием других её контактов – желая оптимизировать свою работу, нейрон отказывается от одних соединений в пользу других. Во-вторых, очевидно, что синапсы исчезают с гибелью самой нервной клетки, что опять же будет сопровождаться ухудшением памяти. Множество клинических наблюдений это подтверждают: массовое вымирание нейронов, которое происходит либо из-за травмы мозга, либо из-за какой-то тяжёлой болезни, приводит к тому, что индивидуум теряет способность к обучению и забывает то, что с ним когда-то происходило.
Если уменьшение численности нейронов вредит памяти, означает ли это, что появление новых нейронов должно её стимулировать? На первый взгляд, да, однако оказалось, что не всё так просто: исследователи из Университета Торонто обнаружили, что новые нервные клетки порой действуют наоборот, помогая мозгу забыть накопленную до этого информацию. Появление новых нервных клеток называется нейрогенезом, и сейчас у нас, как известно, кроме привычного нейрогенеза, связанного с растущим, формирующимся мозгом, есть и другой, продолжающийся всю жизнь. Благодаря «взрослому» нейрогенезу у человека каждый день появляется около 700 новых нервных клеток, которые встраиваются в нервные цепочки зубчатой извилины гиппокампа. Эта область мозга, гиппокамп, является одним из основных центров памяти, так что логично было бы ожидать, что появление в нём новых нервных клеток делает память только лучше. Действительно, опыты на мышах показали, что подавление нейрогенеза ухудшает способность животных к обучению: в частности, они перестают чувствовать и запоминать отличия между сходными обстановками и ситуациями. С другой стороны, если у грызунов нейрогенез стимулировали, то животные быстрее выучивали новую информацию, благодаря которой они лучше ориентировались на местности и выполняли поведенческие тесты.
Но вот несколько лет назад Пол Фрэнкленд (Paul Frankland) и его коллеги из Университета Торонто обнаружили, что животные с простимулированным нейрогенезом начинают хуже выполнять некоторые задания – в частности, те, для выполнения которых нужно было вспомнить некоторые детали из прошлых попыток. Результаты опытов были слишком интригующими, чтобы просто про них забыть, и исследователи решили изучить этот феномен поплотнее. В новых опытах учёные решили поэкспериментировать не только со «взрослым» нейрогенезом, но и с обычным, который начинается во время внутриутробного развития и заканчивается вскоре после рождения. У этого обычного нейрогенеза есть своя динамика: например, у новорождённых появление новых нейронов в мозге ускоряется, однако вскоре интенсивность этого процесса очень сильно падает. С другой стороны, есть такое явление как детская (инфантильная) амнезия, когда из мозга исчезает память о том, что с нами происходило до 2-4 лет. И вот исследователям пришло в голову проверить, не связана ли эта детская амнезия с нейрогенезной вспышкой в мозге новорождённых, которая, к счастью для экспериментаторов, происходит как у людей, так и у мышей.
Для начала учёные выяснили, есть ли у мышей что-то похожее на человеческую детскую амнезию. Для этого 17-дневных мышей (которых по уровню развития можно сопоставить с детьми в возрасте до года) помещали на время в клетку, где их слабо били током. Затем их переносили обратно в знакомую клетку, но на протяжении последующих шести недель мышат периодически помещали в «пыточную камеру». Током их при этом уже не били.
Оказалось, что молодые мыши быстро забывают негативный опыт и, оказавшись в страшной клетке, никаких признаков страха, тревоги и т. д. не проявляют. Их памяти хватало на сутки, всё, что происходило раньше последних 24 часов, мышата забывали. Но если такой же эксперимент ставили с взрослыми мышами, они прекрасно запоминали, что их может ждать в электроклетке, и помнили это даже месяц спустя.
Тогда исследователи с помощью физических упражнений и химических препаратов простимулировали нейрогенез у взрослых мышей. (Ничего сложного – оказывается, деление нервных клеток во взрослом мозге можно подстегнуть, накормив мышей Прозаком или поставив им в клетку беличье колесо). И вот, когда интенсивность появления новых нервных клеток у взрослых мышей увеличивалась на 100%, их забывчивость становилась в буквальном смысле детской: взрослые мыши переставали «держать в уме» негативный опыт, пережитый в электрической клетке; также они начинали хуже выполнять некоторые задания, основанные на способности вспоминать.
С другой стороны, исследователи попытались замедлить нейрогенез у новорождённых мышей и посмотреть, что из этого получится. Сделать это было не в пример труднее: для этого понадобилось генетически перестроить клетки-предшественницы нейронов, чтобы в них запускалась программа самоуничтожения и они не успевали бы превратиться в действующие нейроны. Затормозить появление новых нервных клеток у мышат удалось лишь на 50%, но даже так их поведение делалось очень похожим на поведение взрослых мышей – в том смысле, что память мышат длилась уже не 24 часа, а целую неделю. Результаты экспериментов авторы работы опубликовали в журнале Science.
Конечно, большое искушение экстраполировать эти данные на человека, но тут надо понимать, что эксперименты ставили на мышах, и вот так просто их результаты на человеческий мозг не распространишь. Нужны специальные исследования, специальные эксперименты с участием, так сказать, человеческого мозга, чтобы понять, работает ли такой механизм у нас и насколько вообще велик его вклад в процессы запоминания-забывания. Если же такой механизм забывания работает и у человека, то мы, возможно, получим дополнительный инструмент для управления нашей памятью – нужно будет только научиться ускорять или тормозить нейрогенез. Кстати говоря, при депрессии, как считается, нейрогенез слабеет, и не с этим ли связан эффект от антидепрессантов (к которым относится и Прозак)? Эти лекарства среди прочего стимулируют образование новых нейронов, память от этого меняется, и негативные воспоминания, которые вносили свой вклад в депрессию, могут просто исчезнуть.
Впрочем, тут ещё нужно подробнее исследовать процессы, которые происходят с памятью при появлении новых клеток. Почему новые клетки помогают «затереть» какую-то информацию? Возможно, тут дело опять-таки в синапсах: новые клетки образуют новые межнейронные соединения, новые цепочки, а ведь известно, что избыток синапсов, избыток нейронных цепей плохо сказывается на работе мозга, и сам мозг проводит большую работу внутри себя, чтобы избавиться от лишних межклеточных соединений. Лишние нейронные цепи, например, часто можно наблюдать при аутизме и подобных ему заболеваниях. Возможно, что появление таких лишних цепей в ходе умеренного, подконтрольного и строго дозируемого самим мозгом нейрогенеза помогает мозгу избавляться от ненужной информации.
По материалам ScienceNow.
