Ученые из Массачусетского технологического университета (Massachusetts Institute of Technology), США, провели новое исследование, в котором изучали взаимосвязь между памятью и эмоциями. Результаты работы, опубликованные в журнале «Nature», продемонстрировали, что нейронный контур (нейронная цепь), связывающий такие структуры, как гиппокамп и миндалина, играет важную роль в становлении этой взаимосвязи.
Проследить ассоциацию между эмоциями и памятью легко, достаточно вспомнить какое-либо событие из прошлого. Например, воспоминания о недавнем отдыхе с друзьями на природе могут воскресить приятные эмоции, которые вы в тот момент испытывали. Именно по этой причине в современных стоматологических клиниках пытаются создать максимально комфортные условия для пациента, ведь клиент скорее предпочтет ту клинику, воспоминания о которой не связаны с неприятными эмоциональными переживаниями, сопровождающими стоматологические процедуры.
Мозг, память и эмоции
Наш мозг представляет собой совокупность огромного числа нейронов и клеток нейроглии. Нейроны имеют многочисленные связи друг с другом, а образование новых межнейронных связей и разрушение старых является главным структурным механизмом адаптации мозга к изменению окружающей действительности. Именно подобная пластичность мозга обеспечивает человеку возможность обучаться, менять привычки, адаптироваться к новым условиям.
Человеку за небольшой промежуток времени приходится обрабатывать огромное количество поступающей информации и выполнять различные действия. При обработке схожей информации и выполнении схожих действий активируются практически одни и те же нейроны. Такие группы нейронов в англоязычной литературе принято называть neuronal circuits (нейронные контуры или цепи), по аналогии с electronic circuit (электронными схемами), с которыми у них есть много общего.
За формирование воспоминаний отвечают связанные между собой нейроны, находящиеся в разных участках мозга. Так, в формировании памяти о местности, месторасположении тех или иных объектов участвует такая структура мозга, как гиппокамп. Известно, что у таксистов, работающих в больших городах, объем этого участка мозга существенно больше, чем у других людей, из-за увеличения количества межнейронных связей. Таким путем мозг адаптируется к необходимости запоминать схемы городских дорог.
За формирование эмоциональной памяти отвечает другая структура — миндалина. По всей видимости, это обусловлено тем, что эта структура также играет основную роль и в формировании эмоций в целом. Таким образом, в процессе запоминания эмоционально окрашенной информации и ее воспроизведения принимает участие нейронный контур, состоящий из клеток гиппокампа и миндалины.
Экспериментальные исследования
В эксперименте на животной модели ученые проследили, как воспоминание обретает связь со специфической эмоцией. С этой целью у мышей генетически изменяли нейроны гиппокампа мышей, локализующиеся в зубчатой извилине и участвующие в кодировке специфической памяти, таким образом, чтобы они вырабатывали специальный фоточувствительный белок. Это позволило ученым в любой момент при помощи света активировать у мышей воспоминание, кодируемое этими клетками.
Вначале энграмму памяти, то есть материальный след события в мозгу, связали с позитивным (для самцов, социализация с самкой) или негативным (легкий электрической шок) подкреплением. Мышей запускали на прямоугольную площадку. Первые 3 мин исследователи регистрировали, какую часть этой площадки животное выберет. Далее клетки гиппокампа мышей, которым ранее проводили выработку условного рефлекса через страх удара электрическим током, стимулировали светом, когда мыши выбирали предпочитаемую сторону. Вскоре мыши начали избегать этой стороны.
Эту же процедуру повторили и с мышами, которым вырабатывали условный рефлекс через позитивное подкрепление. Вскоре они начали больше времени проводить на предпочитаемой стороне площадки.
Далее ученые попытались изменить эмоциональный ответ мышей. Через несколько дней тем самцам мышей, которым формировали условный рефлекс негативными стимулами, провели активацию нейронов, принимавших участие в формировании этой памяти, с помощью света в то время, когда они находились с самками. И, наоборот, для тех, кто получал ранее позитивное подкрепление, активировали клетки памяти, когда они получали удар током.
После того, как ученые повторно запускали животных на прямоугольную площадку и повторяли эксперимент со стимуляцией клеток памяти светом, мыши начинали вести себя противоположным образом — те животные, у которых изначально сформировали условный рефлекс, подкрепленный страхом, начинали больше времени проводить в предпочитаемой зоне. Иными словами, позитивные ассоциации заменили ассоциации со страхом.
Во второй части эксперимента ученые повторили все процедуры, которые проводили с клетками памяти, расположенными в гиппокампе, однако на этот раз — для нейронов, локализованных в базолатеральной миндалине. В данном случае подобного переключения посредством реактивации этих клеток достичь не удалось, мыши и дальше вели себя так, как были обучены ранее.
Выводы
По мнению авторов, полученные результаты свидетельствуют о том, что эмоциональные ассоциации кодируются в нейронном контуре, соединяющем зубчатую извилину гиппокампа и миндалину. Негативные переживания усиливают связи между гиппокампальной энграммой и клетками памяти миндалины. Однако эта связь может со временем ослабевать в случае формирования новых связей с позитивными ассоциациями.
В дальнейших работах ученые планируют выделить молекулярные сигнатуры клеток памяти миндалины, кодирующие негативные и позитивные эмоциональные переживания. Также исследователи попытаются выяснить, будет ли реактивация позитивных эмоций оказывать какой-либо эффект на депрессию, что может помочь в разработке новых препаратов в лечении пациентов с депрессией и посттравматическим стрессовым расстройством.
Renondo R.L., Kim J., Arons A.L. et al. (2014) Bidirectional switch of the valence associated with a hippocampal contextual memory engram. Nature, August 27 [Еpub ahead of print].
Trafton A. (2014) Neuroscientists reverse memories’ emotional associations. Massachusetts Institute of Technology news, August 27 (http://newsoffice.mit.edu/2014/brain-circuit-links-emotion-memory-0827).
Виталий Безшейко
