Вы должны помнить об этом

Что происходит с нашим мышлением, когда мы стареем? Чтобы лучше отобразить картину потери памяти, исследователи из Университета Джонса Хопкинса и Центра нейробиологии обучения и памяти Калифорнийского университета в Ирвине попросили группы молодых и пожилых добровольцев наблюдать, как на экране мелькают картинки. В это время, когда ученые пытались создать и передать людям новые воспоминания, они наблюдали за их мозгом.

В частности, добровольцам надели датчики на голову и показали серию изображений, на которых были предметы повседневного обихода: компьютеры, телефоны, ананасы, пианино и тракторы; ученые попросили участников нажимать на специальную кнопку, чтобы указать, где обычно можно найти этот предмет, в помещении или на улице. Затем им показали другую серию изображений и попросили вспомнить, видели ли они раньше эту конкретную фотографию или похожую (например, детский рояль вместо полноценного рояля), или данная фотография была для них совершенно новой. Исследователи отслеживали мозговую активность во время выполнения обеих задач.

Есть много различных типов обработки памяти, но одним из наиболее важных для повседневного функционирования является разделение паттернов.

«Возьмем, например, завтрак», – говорит Майкл Ясса, кандидат наук, профессор психологии и наук о мозге в Университете Джонса Хопкинса, который руководил исследованием. Большинство из нас придерживаются одного распорядка дня и едят на завтрак почти одно и то же в одно и то же время. Но каждый утренний прием пищи уникален и должен вызывать уникальный набор воспоминаний. «Вы должны уметь отделять эти воспоминания. В противном случае они могут взаимозаменять друг друга и путать вас», – объясняет он.

Оказалось, что молодые люди в возрасте двадцати лет довольно хорошо различали изображения в нужной категории, и при этом их активность в определенном участке мозга, гиппокампе, повышалась. Гиппокамп играет огромную роль в том, как млекопитающие создают и обрабатывают воспоминания; он также влияет на когнитивные способности – основу мышления. Если ваш гиппокамп поврежден, у вас, скорее всего, возникнут проблемы с запоминанием фактов и формированием новых воспоминаний. Возраст тоже играет определенную роль.

Уменьшение мозга может начаться очень рано, когда вам едва за тридцать. Многие неврологи считают, что потеря нейронов в гиппокампе может быть основной причиной нормального когнитивного спада, связанного со старением, а также способствовать развитию заболеваний. Ряд исследований показал, что у людей с болезнью Альцгеймера и другими формами серьезной деменции, гиппокампы, как правило, меньшего размера, чем обычно.

Во время исследования Университета Джонса Хопкинса, когда добровольцы смотрели на изображения и мысленно их сортировали, активные участки их гиппокампа загорались. «Когда молодые люди видели новые или похожие объекты, их гиппокамп был активнее», – говорит доктор Ясса. При помощи этого участка их мозг изучал и сохранял новые изображения как новые изображения, даже если они были очень похожи на те, которые они уже видели раньше.

Воспоминания более взрослых добровольцев, в возрасте от шестидесяти до восьмидесяти лет, были уже не такими четкими. Фотографии, которые были похожи, но не идентичны увиденным ранее, они считали «старыми». Их мозг не создавал новое воспоминание, соответствующее новой картинке. Детский рояль для них был точно таким же, как и большой рояль. Кроме того, их гиппокампы демонстрировали гораздо меньшую активность, чем у молодых участников эксперимента.

Доктор Ясса рассказал, что во время исследования он также использовал сложную технологию МРТ-сканирования для изучения взаимосвязей между различными частями мозга. Он обнаружил, что гиппокамп у многих пожилых и неспортивных участников эксперимента не так прочно связан с остальной частью мозга, как у молодых людей. По пути из других отделов мозга в центр памяти гиппокампа, и наоборот, сообщения натыкались друг на друга.

Ошибки в обработке информации у пожилых людей не были серьезными. Это были небольшие упущения. Но они, по-видимому, накапливались, превращаясь в скопление забытых моментов, один завтрак переходил в другой, и какая-то небольшая часть каждого дня терялась.

«Но надежда есть. Физические упражнения – одна из немногих вещей, которые могут напрямую повлиять на этот процесс», – говорит доктор Ясса.

«Мы знали, что мозг управляет поведением, а не наоборот»

Водный тест Морриса (также называют Лабиринтом Морриса) – это эквивалент теста на IQ для грызунов. Мышей помещают в резервуар, наполненный окрашенной водой. Под поверхностью находится платформа, которую животные не видят. Грызуны ненавидят воду; те, кто натыкается на платформу, немедленно забираются на нее. Ученые давно согласились с тем, что о пространственной памяти мыши можно судить по тому, как быстро животное находит свой путь при последующих погружениях. «Умная» мышь запоминает платформу и плывет прямо к ней.

В конце 1990-х годов в Институте биологических исследований Солка (англ. Salk Institute for Biological Studies), недалеко от Сан-Диего, во время одного эксперимента несколько мышей забрались на платформу в лабиринте Морриса раньше остальных. Единственная разница между ними и теми, которые просто барахтались в воде, заключалась в физических упражнениях. У умных мышей в клетках были беговые колеса, а у утонувших их не было.

В то время большинство ученых полагали, что мозг млекопитающих является относительно твердым, негибким органом, изолированным от физиологических операций остальной части тела черепом и гематоэнцефалическим барьером, который препятствует проникновению в него крупных молекул.

На уроках биологии в средней школе большинству из нас говорили, что мы родились с определенным базовым количеством нейронов мозга. И когда часть этого ограниченного запаса погибает из-за возраста или злоупотребления пивом, умственные способности человека снижаются. Считалось, что ущерб нельзя предотвратить или исправить.

Но под руководством Фреда Расти Гейджа, кандидата наук, всемирно известного профессора кафедры генетики, и его коллег мыши доказали обратное. Перед эвтаназией животным вводили химическое вещество, которое встраивается в активно делящиеся клетки. Во время вскрытия эти клетки можно было идентифицировать с помощью специального красителя. Гейдж и его команда предполагали, что в мозговой ткани мышей они не найдут ничего такого, но, к своему удивлению, нашли. Вплоть до момента смерти мыши создавали новые нейроны. Их мозг самовосстанавливался.

Мыши продемонстрировали яркое доказательство нейрогенеза. Однако у тех животных, которые бегали в беговых колесах, производилось в два-три раза больше новых нейронов, чем у мышей, которые не бегали.