Исследователи научились корректировать память живых существ

Уже несколько лет учёные разных стран активно проводят эксперименты, связанные с изменением памяти. Продолжаем знакомиться с впечатляющими научными разработками, способными помочь людям в борьбе с различными психическими расстройствами, вызванными стрессовым опытом в прошлом.

 

С электродами в мозгу

Ещё один вариант контроля над памятью — вживление электродов прямо в мозг. Этот метод позволил французским учёным из Национального центра научных исследований в Париже создать у (как мы уже поняли, очень невезучих) подопытных мышей ложные воспоминания во время сна.

В ходе эксперимента учёные вживили в мозг мышей два электрода: один в гиппокамп (часть мозга, которая, как считают учёные, отвечает за память), второй — в центр удовольствия.

Свой опыт специалисты основали на знании того, что у мышей, как и у нас с вами, есть в мозге специальные нейроны, которые отвечают за ориентацию в пространстве и составление "карты" окружающего мира — своеобразный биологический аналог системы навигации. У грызунов эти нейроны активны даже во сне, а в фазе медленного сна они вообще проявляют быстроту, в десять раз превышающую их скорость при бодрствовании!

Для начала учёные нашли в мозге мышей нейроны, связанные с памятью об определённом месте в клетке подопытных. После специалисты настроили два электрода так, чтобы в моменты, когда в гиппокампе мышей активировались эти конкретные нервные клетки, в центр удовольствия подопытных немедленно посылались сигналы.

В результате, когда во сне в мозге мышей активировались "целевые" нейроны (и, как следствие, "включались" воспоминания о конкретном месте), одновременно с этим через электроды стимулировались центры удовольствия подопытных. В итоге, пока животные спали, в их памяти конкретное место в клетке прочно связалось с приятными ощущениями.

Внедрение "ложных воспоминаний" прошло успешно: едва проснувшись, подвергшиеся изменению памяти мыши сразу же побежали в означенное место в поисках ожидаемой награды. Поставленный эксперимент доказал, что фактическое содержание воспоминаний и связанные с ними эмоции содержатся в разных "ящиках" памяти и их можно изменять независимо друг от друга. Это, так же, как и метод оптогенетики, может стать одним из ключей к лечению последствий психологических травм.

Интересно, что с бодрствующими подопытными эксперимент по "записи" ложных воспоминаний не срабатывал.

 

Химикаты и не только

Ещё один эксперимент по стиранию воспоминаний успешно поставили специалисты из Университета Киото. Свой метод специалисты основали на воздействии на белок кофилин. Дело в том, что изначально усваиваемая существом информация оказывается в его кратковременной памяти — и лишь затем в качестве опыта "закрепляется" в долговременной памяти. Этот процесс называется консолидацией.

Чтобы консолидация прошла успешно, в мозге должен усилиться сигнал в синапсах — "контактах" между нейронами. Так формируются нейронные связи, отвечающие за сохранение в мозге воспоминаний. Кофилин — белок, который обеспечивает оптимальную работу синапсов. Если его разрушить, можно нарушить и целостность воспоминаний.

Разрушать кофилин учёные решили кислородом. Процесс, организованный специалистами, вышел достаточно трудоёмким. Сначала в мозг подопытных мышей при помощи инъекции вводился специальный аденовирус (часто используемый в экспериментах для доставки в клетки генов). Затем этот вирус запускал производство в клетках мозга особого протеина, который под воздействием света выделял кислород, разрушающий кофилин.

В рамках исследования учёные обучили "генно-модифицированных" мышей выполнять определённые действия. Убедившись в том, что животные хорошо усвоили информацию, учёные облучили их мозг светом. Двойное воздействие — после проверки и во время сна — позволило полностью стереть из памяти животных усвоенные знания: они "разучились" делать то, чему их научили ранее.

Не отстают от западных коллег и отечественные специалисты. Уже несколько лет научно-исследовательский центр "Курчатовский институт" также работает над методами избавления людей от неприятных воспоминаний. Только в отличие от предыдущих исследований, в ход здесь идут ещё и самые обычные химические вещества.

Согласитесь, что в случае с необходимостью немедленного излечения человека от тяжёлого психического заболевания, вызванного негативным опытом в прошлом, терапия уколами будет куда проще, чем громоздкие опыты со светом и электричеством.

Как выяснили специалисты, самыми эффективными для "стирания" болезненных воспоминаний оказались ингибиторы синтеза белка — вещества, подавляющие синтез определённых белков в организме. На опытах с кофилином мы уже поняли, что в ходе запоминания чего-то нового (в том числе и стрессовой ситуации) в мозге активно синтезируются белки, помогающие формировать связи между нервными клетками. Значит, если ввести подопытному вещество, блокирующее синтез этих белков в мозге, то процесс запоминания нарушится и воспоминание не сформируется.

Работает эта схема и при воздействии на уже сформировавшуюся память: чтобы "стереть" воспоминание, достаточно заставить существо вспомнить произошедшее (т.е. как бы "активировать" конкретное воспоминание) и в этот момент ввести ингибитор синтеза белка.

Чтобы проверить, насколько рабочим является метод, учёные поставили эксперимент на мышах, сформировав у них травмирующий опыт. Подопытных зверей поместили в клетку, по которой пускали ток, заставляя мышей ассоциировать это место с болью и бояться. Затем животных помещали в похожую клетку, и, хотя током мышей уже не пытали, они всё равно вели себя испуганно, что показывало, что негативные воспоминания действительно сформировались.

В попытках "заблокировать" плохие воспоминания учёные ставили различные эксперименты. В результате самым эффективным "ластиком для памяти" оказался ингибитор синтеза белка циклогексимид. Сразу стоит подчеркнуть, что используемые учёными в опытах над мышами вещества для лечения человека пока не годятся.

"Это очень сильное и широко действующее вещество, для людей оно не применимо", — подчеркнула руководитель лаборатории нейронаук в Курчатовском комплексе Ольга Ивашкина в интервью "Москве 24".

"Курчатовцы" планируют продолжать эксперименты над изменением памяти. В планах — ещё несколько важных исследований, в числе которых изучение долгосрочных эффектов, которые могут удалять плохие воспоминания и осуществлять окончательный подбор наиболее эффективного и безопасного для мозга человека лекарства.

 

Не верьте сердцу своему

С ложными воспоминаниями разобрались. А как вам такая штука, как подмена эмоций?

Да, и до такого специалисты по делам мысленным уже додумались. Опыты по замене позитивных эмоций на негативные и наоборот успешно провёл уже известный нам Судзуми Тонегава — всё тем же методом оптогенетики на всё тех же (очень "везучих") мышах.

Исследователи основали эксперименты на том, что "чистая" составляющая воспоминания ("голое" описание места, где произошло конкретное событие) хранится в мозге в гиппокампе, а вот эмоциональная окраска воспоминания (хорошо существу было или плохо) помещается отдельно — в миндалевидном теле, или амигдале.

Сначала опыты решили проводить на клетках гиппокампа. Для этого учёные пометили светочувствительными белками в мозгу мышей два вида нейронов:

• те, что отвечали за удовлетворение (которые включались при встрече с половыми партнёрами),
• те, что отвечали за страх и дискомфорт (которые реагировали на удар током).

Затем специалисты запустили мышей в загон и определили любимые и нелюбимые места животных (по тому, насколько часто звери забегали в то или иное место). После этого специалисты искусственно изменили предпочтения подопытных на противоположные. Тем мышам, которые проводили время в своих любимых уголках, активировали в мозгу нейроны, отвечавшие за память об ударе током.

В результате прежнее любимое место животные начали связывать с опасностью и стали его избегать. В противоположном направлении действовали учёные на мышей, забегавших в свои нелюбимые места: им в эти моменты активировали нервные клетки, хранившие память об удовольствии. В итоге животные стали частенько наведываться в прежде непривлекательные для них места.

А затем учёные решили искусственно заменить само "содержание" мышиной памяти. Как мы помним, "любимые" места подопытных животных были связаны с болью при ударе током, "нелюбимые" же, наоборот — удовольствием при встрече с брачными партнёрами. Теперь же специалисты решили эти два ощущения "поменять местами" в буквальном смысле: сделать "любимые" места вновь привлекательными, а "нелюбимые" места — опять отталкивающими, просто "записав" на место отрицательных эмоций положительные и наоборот.

 

Когда мыши вновь встречались с брачными партнёрами и испытывали удовольствие, учёные активировали в их мозге те группы нейронов, которые отвечали за память об ударе током (и были связаны с "любимым" уголком в загоне). В этот момент на место прежних болезненных воспоминаний записывались приятные. В то же время, когда мыши испытывали удар током, в их мозге возбуждали нейроны, где хранилась память о приятной встрече с партнёром. В результате на ту мысленную "киноплёнку", где ранее содержались приятные воспоминания (которые ассоциировалась с "нелюбимым" местом в загоне), теперь вместо тёплых чувств "перезаписывался" болезненный опыт.

"Перезапись" прошла более чем успешно. Оказавшись в загоне, мыши вновь начинали проводить больше времени в "любимых" местах (привязанное к которым чувство страха было заменено на удовольствие). В то же время животные снова стали избегать "нелюбимых" мест (к которым сначала было привязано чувство удовольствия, а затем заменено на страх).

Стоит отметить, что, когда учёные попытались проделать вышеописанные опыты на нервных клетках миндалевидного тела, а не гиппокампа, у них ничего не вышло. Специалисты пришли к выводу, что именно гиппокамп подаёт первоначальный "сигнал" об опасности (или желанности) ситуации, а нейроны миндалевидного тела генерируют страх (или влечение) уже в ответ на импульсы гиппокампа. При этом, связь между двумя составляющими мозга можно нарушить, "перезаписав" информацию заново.

Важнейшим выводом, к которому пришли учёные в ходе своих изысканий, стало то, что в эмоциональной памяти живых существ нет групп нервных клеток, которые отвечают исключительно за негатив или, наоборот, за позитив. Информация, которую хранят нейроны, может быть как хорошей, так и плохой — и можно успешно заменять одну другой, "перезаписывая" хорошие воспоминания на место плохих и обратно. Получается, что в будущем, когда учёные научатся беспрепятственно определять в мозгу человека группы нейронов, отвечающие за те или иные воспоминания, память пациентов можно будет корректировать при помощи специальных препаратов или электростимуляции.