Кратковременная память
Это объем информации, хранящейся в активном, легкодоступном состоянии в течение короткого периода времени.
Примером может служить попытка удержать ответ на вопрос перед тестом в голове, если вы перестанете повторять его хотя бы на несколько секунд, вы забудете о том, о чем думали.
Рабочая память
В сравнении с кратковременной, рабочая память представляет собой когнитивную систему с ограниченной вместимостью, которая важна для обоснования и руководства процессом принятия решений и поведения.
Где хранятся элементы воспоминаний в мозге?
Ученые из медицинского центра Университета Рочестерапровели исследование, в котором с помощью МР-сканирования определяли активность зон мозга, отвечающих за индивидуальные различия наших эпизодических воспоминаний. Им удалось обнаружить ряд областей, играющих ключевую роль в формировании нашей индивидуальной и неповторимой эпизодической памяти, чему посвящена статья в журнале Nature Communications.
Credit: public domain
Что из себя представляет наше воспоминание?
По сути, это некая сумма частей, которые хранятся отдельно друг от друга. Воспоминание состоит из памяти места («я в университете»), памяти на людей (“вместе с одногруппниками”), на их слова (“обсуждал мозг”), на эмоции (“восхищаясь происходящим”), объекты, время (“5 лет назад”). Все в сумме дарит нам неповторимость нашей индивидуальной памяти. Каждая частичка нашей памяти – словно реквизит, который требуется для реализации сценария нашей жизни.
Если смотреть на память с такого угла, то кажется, что вполне возможно “прочесть” воспоминание по активности мозга. Память места – это одна зона мозга, память на человеческие лица – другая. И так далее. Если найти для каждого слагаемого нашей памяти свою зону, то можно по суммарной карте активности нейронов предположить, о чем думает человек. Футуристическая задача. Но приблизиться к ее реализации все же можно попробовать.
Наша предыдущая новость рассказывала про исследования эпизодической памяти. Мы упомянули, что паттерн активности нейронов при запоминании и при воспроизведении чем-то схож.
Получается, что в нашем мозге есть некая сеть нейронов, которые активируются в момент воспроизведения и моделирования наших воспоминаний (представления в голове какого-то образа) . Возможно, такая сеть состоит из отдельных “подсетей” для каждой мельчайшей детали запоминаемого события?
Проверить такую догадку решили ученые из Рочестерского университета в США. Они руководствовались данными, что разные типы событий в нашей памяти можно угадать исходя из активности нескольких разных зон мозга: например, моторная память так или иначе задействует моторную кору, эмоциональная память – лимбическую систему. Однако при этом остается вопрос, как отличить активность мозга, отражающую индивидуальный опыт человека: компонент памяти (яблоко), его характеристики (зеленое), наше отношению к нему (люблю), интерпретацию (съесть).
Ученые предположили, что если попросить людей представить какое-то стандартное событие из их жизни (например, танец), которое, скорее всего, в той или иной форме случалось в жизни любого человека, то можно будет наблюдать одинаковый паттерн активности мозга в МРТ-сканере, но с некоторыми различиями, объясняемыми индивидуальным опытом. Изучив описание таких событий, можно предположить, что отличающиеся детали в рассказе будут обуславливать различия в активности мозга.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые набрали 26 человек, которым предлагали прослушать 20 различных стандартных событий (чтение, танец, свадьба, посещение ресторана и так далее). При этом события имели некоторые различия: кто-то видел, как танцуют другие люди, кто-то сам активно танцевал. Задачей участников было максимально детально представить описываемую сцену. Затем ученые предлагали участникам дать краткое письменное описание представляемой сцене.
Схема эксперимента. Credit: Anderson, A. J. et al. / Nature Communications 2020
Ученые также просили участников ответить на несколько вопросов о представляемом событии. Благодаря им они могли разложить воспоминания на мелкие детали. К примеру, вопрос мог быть следующим: “Оцените, насколько ваше представление события в ресторане включало в себя голоса людей”. Каждое событие оценивали по 20 перцептивным параметрам (эмоциональный параметр, пространственный, познавательный и так далее): освещению, цвету, движению, прикосновению, звуку, музыке, речи, вкусу, пейзажу, коммуникации, удовольствию и прочим деталям.
Оба описания (вербальное и перцептивное) объединялись в единую модель, которая описывала конкретное событие. На рисунке вы можете видеть, как на втором этапе данные перцептивного опроса превращались в вектор, что далее осуществлялось и с вербальным описанием события. На базе этих оценок получалась интегрированная лингвистическая модель воспоминания – своеобразная “текстовая карта” (где каждое слово – контекстный вектор, а их совокупность образует словесное векторное пространство).
Затем всех участников помещали в МРТ-сканер. Находясь в сканере, участники должны были представить себе событие, который ученые просили вспомнить (“танец”). Это позволило ученым получить вербальную и перцептивную информацию, а также данные МРТ для 20 “конкретных” событий.
Ученые для каждого события использовали усредненные данные модели и сравнивали их с индивидуальными данными каждого участника. Им удалось найти сеть из восьми зон мозга, которые активировались при воспроизведении событий: левую и правую медиальную теменную кору, левую нижнюю теменную кору, левую боковую височную кору и левую среднюю лобную кору.
Зоны мозга, активные во время воспоминания танца. Credit: Anderson, A. J. et al. / Nature Communications 2020
Эти регионы активно задействованы в работе эпизодической памяти. Ряд зон (левая / правая медиальная теменная кора, левая височно-теменной узел, левая дорсолатеральная префронтальная кора, вентральная и медиальная префронтальная кора, передняя височная доля) коррелировали именно с индивидуальными различиями воспроизводимых событий.
Активность в медиальной (средней) теменной коре можно связать с тем, что мозг как бы кодирует индивидуальные различия наших воспоминаний. Эта зона считается одной из ключевых в работе эпизодической памяти. Существует гипотеза о том, что она делит наши воспоминания на эпизоды, которые и сохраняются в памяти.
Левый височно-теменной узел также задействован в кодировании индивидуально значимой информации, а именно ее сегментации (разделения целостного воспоминания на части), а также в моделировании воспоминаний (представления ментального образа событий), запоминании эпизодов от первого лица и феномене телесной осознанности.
Credit: wikipedia.org
Дорсолательная часть префронтальной коры также связана с индивидуальными различиями. В особенности, она ассоциируется с когнитивным контролем, торможением, рабочей памятью. Скорее всего, именно благодаря последнему, эта зона просто не может не активироваться, когда человек пытается целенаправленно представить некое событие.
Зоны префронтальной коры
Интересным авторы посчитали тот факт, что эксперимент не показал значимую активность гиппокампа, который представляет собой своеобразный “хаб” эпизодической памяти.
Помимо описанных зон ученые обнаружили значимую активность в вентромедиальной префронтальной коре (запоминание личностей известных людей, мест, и отношения к ним; эмоциональная информация и очень давние эпизоды жизни), дорсомедиальной префронтальной коре (запоминание особенностей других людей, коллективные воспоминания, отражающие принадлежность к группе), передней височной доле (на рисунке; “хаб” семантической памяти).
Передняя височная доля. Credit: kopilkaurokov.ru
Эксперимент показал, что нейровизуализация способна количественно измерить индивидуальные различия активности мозга у людей, представляющих сложное событие на свой индивидуальный манер. Это дает возможность по такой активности определить индивидуальные различия в эпизодической (а, возможно, и семантической) памяти человека. Быть может, это первый шаг к “считыванию” наших воспоминаний?
Текст: Никита Отставнов
Anderson, A. J., McDermott, K., Rooks, B., Heffner, K. L., Dodell-Feder, D., & Lin, F. V. (2020). Decoding individual identity from brain activity elicited in imagining common experiences. Nature Communications, 11(1). doi:10.1038/s41467-020-19630-y
Долгосрочная память
Делится на два типа:
- Эксплицитная (декларативная) или явная.
- Имплицитная (скрытая) или неявная.
Эксплицитная
Эксплицитная (декларативная) память – это когда вы сознательно запоминаете что-либо, например, телефонные номера или личный номер паспорта. Делится на три вида:
- Семантическая — напоминание общих фактов.
- Эпизодическая — воспоминание личных фактов.
- Автобиографическая — относится к знаниям о событиях и личном опыте из жизни человека. Хотя автобиографическая память похожа на эпизодическую, она относится только к отдельным событиям.
Имплицитная
Имплицитная память — это бессознательное хранилище, которое способно влиять на мысли и поведение, даже если событие не запоминается. Примером может служить посещение места в детстве, а когда вы возвращаетесь в детстве, спустя десятилетия вы вспоминаете конкретное место, где что-то находится. Она делится на два вида:
- Процедурная — помогает вспомнить, как выполнять действия или навыки. Примером тому может служить воспоминание о том, как водить машину или завязывать шнурки, даже если этого не делать долгое время.
- Эмоциональная — это воспоминания, вызывающие сильную эмоциональную реакцию, могут иметь как декларативные, так и процедурные процессы.
Память — главная функция мозга
На вопросы редакции отвечает директор Научного центра неврологии РАН академик Михаил Пирадов. Беседу ведёт Наталия Лескова.
Академик Михаил Александрович Пирадов. Фото Наталии Лесковой
Транскраниальная магнитная стимуляция — процедура, с помощью которой возможно улучшить память. Фото Наталии Лесковой
‹
›
— Михаил Александрович, нам всем случается жаловаться на память. Но мало кто задумывается, что забывчивость и рассеянность могут быть признаками серьёзных нарушений здоровья, деменции… Как не пропустить первые симптомы?
— Деменция — это расстройство когнитивных функций. Само слово «деменция» происходит от латинского «безумие» и характеризуется утратой в той или иной степени ранее усвоенных знаний и навыков, а также затруднением или невозможностью приобретения новых.
В первую очередь возникает нарушение кратковременной, оперативной памяти: забываются даты встреч, планы, не выполняются обещания, возникают ситуации, когда что-то положили и забыли куда. Если такие явления носят системный характер, надо бить тревогу. Память — одна из основных, если не основная функция мозга. Если она существенно нарушена, человек болен. Кроме того, среди первых признаков деменции могут быть головные боли, нарушения сна, эмоциональная лабильность, аффективные нарушения в виде депрессивных переживаний, обострение черт личности.
Для деменции характерны нарушение абстрактного мышления, ориентации в месте и времени, неспособность строить реальные планы в отношении окружающих, сложности в узнавании знакомых и близких людей, беспомощность в выполнении целого ряда простых действий — чистка зубов, одевание и т. д. Всё это приводит к социальной дезадаптации.
— Почему развивается деменция?
— Причин очень много. Деменция не врождённое, а всегда приобретённое состояние, представляющее собой распад таких функций, как память, мышление, понимание, речь, счёт, анализ событий, и целого ряда других. Чаще всего деменция развивается после 60 лет и носит неуклонно прогрессирующий характер. Выделяют несколько видов деменции: корковую, подкорковую, смешанную и мультифокальную. Именно к первой форме деменции относят, в частности, болезнь Альцгеймера. На долю болезни Альцгеймера приходится до 65—70% всех деменций, на долю сосудистой деменции, второй по распространённости, около 10—12%. Кроме того, деменцией могут сопровождаться и другие заболевания — например, алкогольная энцефалопатия, болезнь Паркинсона, внутричерепные объёмные процессы. Но встречается это значительно реже, чем первые два состояния.
В связи с увеличением продолжительности жизни населения земного шара, прежде всего в развитых странах, количество людей с основными видами деменции постоянно растёт. По данным ВОЗ, в 2015 году во всём мире насчитывалось более 46 миллионов людей с деменцией. В 2017 году их число увеличилось до 50 миллионов. Ежегодно регистрируются около 8 миллионов новых случаев, каждый из которых становится тяжким бременем для семьи и системы здравоохранения. Ожидается, что это число увеличится до 131 миллиона к 2050 году.
— Правда ли, что деменция «молодеет»?
— Этого мы утверждать не можем. Такой статистики нет. Эпидемиология любого заболевания требует больших организационных и финансовых ресурсов, поэтому говорить о точных цифрах не приходится. Даже в США, где эпидемиология поставлена очень неплохо — практически весь мир ссылается в этом вопросе на их опыт — такие цифры носят очень приблизительный характер.
— А ваши личные наблюдения?
— Не могу сказать, что деменция «молодеет». Да, встречаются нестарые дементные люди, страдающие алкоголизмом или перенёсшие тяжёлые заболевания с поражением головного мозга. Но по сравнению с двумя основными видами деменции их количество мало. Сейчас многие люди уже понимают, что артериальная гипертония — это прямой путь к инфарктам и инсультам, к другим заболеваниям головного мозга, в том числе к сосудистой деменции. Народ знает, что такое аспирин и почему его назначают для профилактики сосудистой патологии мозга, особенно после 45 лет. Известно и то, что при мерцательной аритмии необходим приём антикоагулянтов — препаратов, которые тоже способствуют улучшению текучих свойств крови. Мы видим, что за последние десять лет вокруг нас всё больше становится людей значительно старше 80 лет, которые вполне адекватны, ведут активный образ жизни, занимаются спортом, путешествуют. Этот процесс, уверен, будет продолжаться. Улучшение осведомлённости населения, медицинской помощи, достижения фармакологии, пропаганда здорового образа жизни — всё это приведёт к тому, что активный возраст людей будет всё время увеличиваться.
Память надо тренировать смолоду. Давно подмечено, что актёры часто продолжают активно работать до почтенных лет. То же самое можно сказать об учёных. Чем объясняются эти факты? Активной тренировкой памяти. Чем больше человек тренирует свою память, тем интенсивнее функционируют его нейроны, и, поскольку мозг является доминирующим над всеми остальными нашими органами, наверное, это способствует тому, что люди, которые запоминают наизусть большие тексты, много читают, готовят лекции, активно размышляют, — живут долго и сохраняют хорошую физическую и ментальную форму. Поэтому рекомендации учить иностранные языки, стихи, номера телефонов, даже если все они записаны в вашем смартфоне, чрезвычайно актуальны.
— Кто в зоне риска по деменции?
— Происхождение сосудистой деменции до конца не известно. То же самое мы можем сказать о гипертонии и атеросклерозе, часто приводящим к этой патологии. По-прежнему последние два состояния являются основными причинами смертности в мире, в первую очередь в развитых странах, в то время как в других на первом месте пока стоят инфекционные заболевания. При этом меры профилактики атеросклероза и гипертонии хорошо известны. В отношении атеросклероза это статины, которые, хотя и действуют в определённой степени на печень, заметно снижают уровень образования атеросклеротических бляшек, суживающих сосуды. Что касается артериальной гипертонии, существует огромное количество препаратов, нормализующих давление. Сейчас почти в каждом доме есть тонометры, и проблема в одном — желании или нежелании человека заниматься своим здоровьем. Конечно, немаловажен и здоровый образ жизни, комфортная ситуация в семье и на работе, занятия спортом, позитивный настрой.
Болезнью Альцгеймера, по статистике, страдает каждый третий человек старше 85 лет. Имеется множество теорий её происхождения, но до конца причины этой патологии не ясны. И несмотря на регулярное появление новых гипотез и открытий в данной области, прорывов пока нет, как нет и эффективных методов профилактики и лечения этого состояния.
— Какие есть меры профилактики деменции помимо тренировки памяти?
— Наряду с тренировкой памяти — физические упражнения, полезные в силу того, что улучшают кровоснабжение мозга и способствуют поддержанию наших нейронов в рабочем состоянии. Конечно, есть стимуляторы, которые действительно на какое-то время повышают определённые функции мозга. В некоторых случаях рекомендуют принимать фолиевую кислоту. Если же не касаться фармакологии, то существуют простые, но весьма эффективные методы. Например, пытайтесь всё делать левой рукой, если вы правша, и наоборот. Это мощная встряска для мозга. У меня есть одна знакомая пожилая дама, которая на фоне снижения памяти начала переписывать стихи Пушкина левой рукой. Она не только достигла абсолютно каллиграфического почерка, но и преодолела забывчивость.
Вы можете попробовать ходить по дому с закрытыми или завязанными глазами. Можете пытаться ориентироваться в темноте, не зажигая свет. Зрение — наш основной орган чувств, с помощью которого мы воспринимаем 90% информации от окружающего нас мира, и, временно лишив себя такой возможности, мы способствуем обострению других органов чувств, тем самым помогая работе мозга. Это тоже влияет на память и другие важные функции мозга.
Известны восточные практики, когда самые продвинутые йоги неделями сидят в пещерах, куда не проникает свет, почти без воды и еды, и медитируют. Думаю, наши христианские затворники в какой-то мере повторяли этот духовный опыт. Такое лишение себя пищи физической и солнечного света предельно обостряет возможности организма — в первую очередь мозга. Отмечено, что такие люди после выхода в буквальном смысле «в свет», намного яснее мыслят и демонстрируют способности совершенно удивительные для обычных людей. Я не призываю повторять их опыт. Речь идёт о том, что возможности человеческого мозга колоссальны, и мы используем их далеко не в полной мере.
— Существуют ли медицинские технологии, позволяющие улучшить память?
— В наших последних исследованиях, используя навигационную транскраниальную магнитную стимуляцию, удалось примерно на 20% увеличить объём памяти у добровольцев. Думаю, эти возможности можно будет наращивать и дальше. Сейчас идут активные поиски в данном направлении. Эти исследования полезны как для здоровых людей, которые хотят улучшить память, так и для больных, перенёсших инсульт и другие заболевания мозга. Научно-техническая революция на наших глазах меняет мир. Если раньше человек, перенёсший тяжёлый инсульт, уже не мог надеяться на существенное улучшение двигательных возможностей в дальнейшей жизни, сейчас с помощью современных роботизированных, компьютеризированных устройств значительное восстановление движений возможно уже не только в течение первого года, но даже в течение двух-трёх лет. Если раньше речь можно было улучшать в течение первых трёх лет после того же инсульта, то сейчас возможно и дальнейшее её восстановление. Появилось очень много технологий, которые сильно мотивируют пациента на продолжение сложных и длительных тренировок и дают ощутимый результат. Наш Центр постоянно этим занимается. Присоединяются такие методы, как виртуальная реальность, которая помогает больным людям быстрее адаптироваться, социализироваться, навигационная магнитная стимуляция, электрическая стимуляция определённых зон мозга, и это также даёт большой эффект. Мы выполнили целый ряд исследований впервые в мире, в частности у больных с инсультами, с рассеянным склерозом, по восстановлению двигательной функции и снижению спастичности, и достигли хороших результатов.
— Не опасны ли ваши методы улучшения памяти?
— Самое опасное при стимуляциях мозга — это развитие эпиприпадков. Поэтому перед началом такой стимуляции человеку делают электроэнцефалографию с провокационными пробами — гипервентиляция, фотостимуляция. Если всё хорошо, человек идёт на такого рода процедуры.
Пока мы не можем сказать, насколько тот или иной эффект удастся закрепить, достаточно ли будет курса стимуляций для того, чтобы эта способность к увеличению памяти сохранилась. С помощью стимуляции можно не только активизировать, но и подавлять тот или иной участок мозга. Это также важно, поскольку мы занимаемся структурными нарушениями нервной системы. В Центре проведено около трёх тысяч таких процедур с участием примерно полутора тысяч больных и добровольцев, и мы наглядно видим эффект данной технологии. Но работы предстоит ещё много.
***
Статинами
называют большой класс медицинских препаратов, которые очень эффективно снижают уровень холестерина в крови. Они подавляют активность фермента, который участвует в синтезе холестерина; в результате печень выделяет в кровь меньше своего холестерина и одновременно начинает забирать из крови липопротеины низкой плотности, которые повышают риск возникновения атеросклеротических бляшек в кровеносных сосудах. Работая против атеросклероза, статины улучшают кровоток в тканях, благодаря чему сердце, мозг и прочие органы чувствуют себя лучше. Однако статины известны не только своей эффективной борьбой с высоким холестерином в крови, но и побочными эффектами разной степени серьёзности. При приёме статинов может болеть голова, суставы и мышцы; боль в мышцах порой указывает на начинающийся рабдомиолиз, то есть разрушение мышечных клеток. Ещё при приёме статинов могут возникнуть проблемы с пищеварением; некоторые пациенты жалуются на общее болезненное состояние. Пострадать от статинов могут также печень и поджелудочная железа. Наконец, один из самых серьёзных побочных эффектов, который упоминают в связи со статинами, это повышенный сахар в крови и повышенный риск диабета. Однако до сих пор связь статинов и диабета однозначно подтвердить не удалось, и многие специалисты говорят, что сердечно-сосудистая польза от статинов перевешивает не очень внятные диабетические риски. В целом не все статиновые побочные эффекты надёжно подтверждены медицинской статистикой. Тем не менее, если учесть, что чувствительность к статинам может варьировать у разных людей, лечение статинами должно происходить только под наблюдением врача, который сможет оценить, требует ли повышенный холестерин в крови статиновых препаратов.
Аспирин
подавляет активность тромбоцитов и благодаря этому уменьшает вероятность тромбов в кровеносных сосудах. Поэтому о нём часто говорят как о профилактическом средстве против сердечно-сосудистых болезней. Медицинские статистические исследования одно время действительно указывали на то, что аспирин годится в качестве сердечно-сосудистой профилактики. Однако в последние годы появились работы, которые утверждают, что профилактическая эффективность аспирина преувеличена и польза от него не всегда перевешивает вред от его же побочных эффектов. Проблема в том, что из-за аспирина могут случаться внутренние кровотечения. Авторы одной из работ, опубликованной два года назад в «New England Journal of Medicine», выяснили, что в каждой тысяче больных диабетом, принимающих аспирин для профилактики, можно найти одиннадцать человек, которым аспирин помог избежать инсультов, микроинсультов, сердечных приступов и т. д., — но среди той же тысячи диабетиков будут девять человек, которые либо попали в больницу по поводу внутреннего кровотечения, либо даже умерли из-за него. В другой работе, также опубликованной два года назад в журнале «Lancet», говорится, что профилактический приём аспирина вообще никак не уменьшил вероятности проблем с сердцем и сосудами у более чем 12 500 человек с повышенным холестерином в крови и повышенным давлением, хотя за ними наблюдали пять лет. В целом рекомендации насчёт профилактического приёма препаратов с аспирином сводятся к тому, что принимать их следует только тем, у кого уже были проблемы с сердцем или у кого они вот-вот могут случиться. И разумеется, назначать такие препараты должен врач, который обязан учесть, как отреагируют на подобную профилактику желудок с кишечником — именно они страдают от аспирина в первую очередь. Для здоровых же людей от профилактического приёма аспирина могут быть только одни проблемы без всякой пользы.
То же самое касается антикоагулянтов
— препаратов, которые подавляют систему свёртывания крови и тем самым уменьшают вероятность тромбов; самодеятельный приём антикоагулянтов способен привести к кровоизлиянию в мозг, которое может закончиться параличом, комой и смертью.
Внутричерепными объёмными процессами называют всё, что сказывается на объёмных соотношениях частей мозга, — опухоли, кровоизлияния, гнойные воспаления, скопления паразитов.
Транскраниальная магнитная стимуляция и транскраниальная электростимуляция
— это воздействие на мозг магнитным полем или слабым электрическим током без хирургического вмешательства, сквозь кожу и кости черепа. Магнитное поле или электрические разряды направляют на определённые участки коры и подкорковых структур, так что нейронная активность в них становится сильнее или, наоборот, ослабевает. С помощью транскраниальной стимуляции можно влиять на эмоции, память, ассоциативное мышление и другие функции мозга.
«Наука и жизнь» о проблемах памяти:
Надеждин К. Можно ли победить болезнь Альцгеймера? — 2021, № 2.
Рабинович М. Оперативная память и число семь.— 2010, № 8.
Стасевич К. Мерцающая надежда: можно ли вылечить болезнь Альцгеймера с помощью света? — 2021, № 1.
Стасевич К. Как работает рабочая память. — 2021, № 7.
Уманский К. Что-то с памятью моей стало… — 2008, № 9.
Основные части мозга, которые вовлечены в память
Лобная доля. Это важный координатор информации, и поэтому она важна в рабочей памяти. Лобная доля также важна для запоминания того, что нам нужно будет сделать в будущем. Она подбирает подходящие воспоминания и навыки для определенного случая и координирует действия.
Височная доля. Наиболее тесно связана с воспоминаниями. Являясь родиной гиппокампа, височная доля связана с автобиографической и памятью распознавания.
Теменная доля. Помогает направить внимание на поставленную задачу, а также поддерживает вербальную кратковременную память. []
