Технология, которая однажды позволит отслеживать, усиливать, стирать или создавать человеческие воспоминания
Привет. Человеческие воспоминания, как известно, подвержены ошибкам. Мы забываем о вещах, что-то неточно запоминаем и часто даже не знаем о том, что мы, что-то забыли.
Что, если бы был способ пролистать каталог наших драгоценных воспоминаний и, нажав кнопку, привести их к нашему сознанию?
Это похоже на эпизод Black Mirror, британского научно-фантастического сериала (писал), который смотрит на человечество сквозь призму футуристических технологий. И хотя пока до этого еще далеко, в последние несколько лет нейробиологи добились удивительного прогресса в понимании одного из самых фундаментальных вопросов о человеческом мозге: где и как в нем отпечатываются следы нашей памяти?
Прорывной рост новых технологий позволяет нам идентифицировать память, стереть память или даже внедрить искусственные воспоминания, по крайней мере, у мышей.
У нас всегда было интуитивное понимание того, что такое воспоминания, но на самом деле ученые еще до конца не понимают механизмов, лежащих в их основе.
Способность выделить конкретные воспоминания из массивной путаницы нейронов мозга - это только первый шаг. Затем мы сможем изолировать событие, концепцию или даже идею, основанную на работе самих нейронов, мы также сможем записывать и манипулировать ими, чтобы вернуть наши воспоминания, потерянные с течением времени.
Добро пожаловать в «золотой век» исследований памяти.
Инграммы памяти
Еще в 2000-х годах открытие так называемых «лицевых клеток» показало, что некоторые воспоминания полностью хранятся в отдельных нейронах. Например, когда человек увидел лицо Дженнифер Энистон, активизируется одна ячейка в своем центре обработки изображений. Нейрон также сработал бы, если бы его владелец просто подумал о лице актрисы.
В наши дни нейробиологи обычно принимают вековую гипотезу о воспоминаниях: они хранятся в сетях нейронов, разбросанных по регионам мозга в распределенном виде.
Впервые предложенная психологом доктором Карлом Лашли в 1910-х годах, идея трассировки памяти (или инграммы памяти) ускользнула от экспериментального тестирования для большей части современной нейронауки. Только недавно открытые технологии позволили ученым определить набор нейронов, которые составляют определенную память.
Смещение памяти
CREB - ключевой белок, который активируется во время обучения. Еще в 2009 году ученые неожиданно обнаружили, что если вы искусственно повышаете уровень CREB в нейронах, это увеличивает их способность хранения памяти.
С помощью вируса, исследователи заставили нейроны в миндалевидном теле—области мозга, участвующие в воспоминаниях о страхах—повысить уровень CREB у мышей. Затем они обучили животных ассоциировать это с электрическим током.
Удивительно, но они обнаружили, что новый инграмм памяти, как правило, хранится в нейронах с высоким уровнем CREB; так что, когда они уничтожили эти нейроны токсином, грызуны навсегда забыли о болезненном опыте.
Вскоре после этого еще одно исследование подтвердило эти результаты: CREB похож на мидихлорианы из "Звездных войн" (вымышленная разумная микроскопическая форма жизни, находящаяся внутри всех живых существ, согласно вселенной «Звёздных войн») - чем выше уровни, тем больше вероятность того, что они избраны использовать свою силу для записи памяти. Причина в том, что CREB заставляет нейроны быть более возбудительными, так что, по сравнению с их соседями, они более склонны записывать входящие события.
Вывод? Если мы сможем искусственно активировать определенные группы нейронов непосредственно перед запоминанием, мы сможем определить, где заканчиваются эти воспоминания, это как, например, перетаскивание новых данных на жестком диске.
И если мы сможем узнавать, какие клетки мозга (синапсы) - хранят воспоминания, это будет огромным шагом к укреплению или устранению этих связей.
Имплантация воспоминаний
Но найти воспоминания-это только часть картины. Истинным испытанием теории "инграммы памяти" является способность создавать воспоминания—воспоминания о событиях, которые никогда не происходили.
Мы уже можем сделать это на грубом уровне. Когда мы выводим какое-то событие прошлого в наше сознание, мозг прилагает все усилия, чтобы реактивировать те же нервные связи, которые использовались для его сохранения в памяти.
Однако, именно этот процесс делает память хрупкой и открытой для изменения. Многочисленные исследования показали, что воспоминания проходят процесс под названием «реконсолидация» после воспоминания, - они снова впечатываются в нейронные сети, и в это время очень легко имплантировать искусственные воспоминания.
Но нейротехнологии позволили ученым пройти гораздо дальше. В серии исследований доктор Сусуму Тонегава в Массачусетском технологическом институте продемонстрировал, как легко искусственно связать что-то страшное с совершенно благоприятной ситуацией.
У мышей команда использовала вирус для доставки светочувствительных белков к активированным нейронам в гиппокампе, области мозга, связанной с кодированием памяти. Затем они научили животных связывать шок с камерой, в которой они находились.
Нейроны, которые хранят эту память, оживают и, в свою очередь, откачивают эти светочувствительные белки, по сути маркируя их как часть инграммы.
Когда команда поместила мышей в совершенно новую, безвредную среду, они искусственно активировали ингаграмму страха с помощью света - вуаля, мышки мгновенно стали бояться безопасного места. Напротив, ингибирование нейронов инграммы с другой частотой света временно «уничтожило» их страх перед исходной камерой, ассоциируемой у них со страхом.
В более позднем исследовании та же команда исследователей связала подобную память страха с памятью о сексуальном влечении - по существу, изменение эмоционального заряда на что-то положительное.
Человеческие воспоминания
Хотя эти технологии слишком агрессивны для людей, когнитивные ученые уже добились успехов в освоении наших собственных воспоминаний.
Технология, получившая название «декодирования памяти», использует изображения из функциональной МРТ для идентификации нейронных шаблонов, связанных с индивидуальными воспоминаниями.
«Это одна из самых важных революций в когнитивной нейронауке», - говорит д-р Майкл Кахана, невролог из Университета Пенсильвании.
Последние результаты исследований свидетельствуют о том, что нейронные модели людей могут быть чрезвычайно конкретными, до такой степени, что мы можем восстановить лица, которые они видят, мечты во сне или даже конкретные сцены из телешоу, которое они вспоминают.
Например, исследование, в котором люди, наблюдавшие за одним из британских шоу, позволило определить, думал ли испытуемый о сцене с конкретным лицом или без него. Еще более интригующе, что нейронная модель была удивительно похожа на людей - даже тех, кто слышал как другие описывали сцену, даже не видя ее.
«Было неожиданностью, что мы видим тот же самый отпечаток, когда разные люди вспоминают одну и ту же сцену, описывая ее своими словами".
Это говорит о том, что в основном человеческий мозг кодирует и извлекает воспоминания аналогичным образом, не только для лиц или мест, но и для чего-то гораздо более абстрактного и общего.
Другими словами, декодирование памяти может быть передаваемым: если мы можем использовать ментальные процессы одного человека для декодирования моделей памяти, мы могли бы, теоретически, также примерно проанализировать память другого человека.
Еще более невероятным является следующее: ученые начали проецировать результаты исследования на мышах к людям. Под руководством DARPA эти эксперименты используют имплантированные электроды для регистрации электрической активности в гиппокампе, когда люди изучают новую задачу. При активации одной и той же схемы во время вспоминания мы могли бы усилить эти воспоминания, даже если биологически они уже отошли на второй план.
За последние несколько лет поиски инграмм памяти были удивительно плодотворными. Уже можно представить себе такое будущее, где с помощью новейших технологий, мы сможем использовать инграммы памяти, копировать их на внешние устройства хранения и перематывать, воспроизводить или переписывать эти энграммы по своему усмотрению.
