№08 август 2022

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Мозг хранит память в электрическом поле

Постоянство памяти сохраняется постоянством электрического поля, которое возникает от меняющегося ансамбля работающих нейронов.

Любая информация превращается в мозге в электрохимические импульсы, бегущие от нейрона к нейрону. И если, например, речь идёт о рабочей памяти, то логично было бы ожидать, что одни и те же сведения в ней будут удерживаться одними и теми же нейронами. Рабочая память хранит информацию, которая нам нужна вот прямо сейчас. Допустим, вы складываете два и три или же идёте вдоль магазинных полок, ища нужный товар — рабочая память в первом случае загружает в себя двойку, тройку и операцию сложения, а во втором случае в ней хранится образ и название того, что мы хотим купить. Повторим ещё раз — пока задача остаётся прежней, пока мы не купили то, что нужно, информация в рабочей памяти остаётся прежней, и нейроны, которые её обрабатывают, тоже должны оставаться одними и теми же.

(Иллюстрация: TheDigitalArtist / Pixabay.com

Однако на деле всё происходит не так. Если посмотреть на активность нервных клеток, поддерживающих рабочую память, то никакого постоянства мы там не увидим: какие-то нейроны, поработав, потом замолкают, другие начинают работать — задача же остаётся прежней. Здесь даже есть специальное название — сдвиг репрезентации, то есть представление (репрезентация) информации изменяется в смысле узора нейронов, которые в этом задействованы.

Сотрудники Института памяти и обучения Пикауэра и Лондонского университета пишут в статье в NeuroImage, что смотреть нужно не на активность отдельных нейронов, а на электрическое поле, которое создаёт вся группа клеток. Электрическое поле возникает вокруг любого проводника с электрическим током, и нейронные цепочки тут не исключение. Но измерить поле, имеющее отношение к рабочей памяти, напрямую невозможно. Если мы внедрим в мозг имплантат с электродами, считывающий активность отдельных нейронов, то мы и получим сведения об активности отдельных нейронов. Если мы используем электроэнцефалографию (ЭЭГ), то измерим суммарные электрические параметры сразу большой группы нейронов — слишком большой, чтобы можно было судить о тех клетках, которые задействованы в обработке конкретной информации.

Однако и из ЭЭГ, и из «электродных» данных всё-таки можно узнать, как ведёт себя электрическое поле отдельной группы клеток, если использовать определённые математические методы. Эксперименты с обезьянами, которые выполняли упражнение на рабочую память, показали изменения электрического поля в зависимости от информации, которую нужно было удержать в памяти. Обезьяны должны были на короткое время запомнить движение точки по экрану, и электрическое поле, соответствующее нейронам рабочей памяти, оставалось постоянным, хотя сами нейроны то включались, то выключались. При этом, если направление движения точки менялось — иными словами, менялась сама информация, которую нужно было запомнить — то менялось и поле. И когда исследователи создали алгоритм, который по изменениям параметров поля памяти должен был предсказывать, что именно она держит в себе, то такой алгоритм работал точнее, нежели тот, который пытался угадать содержимое памяти, анализируя активность отдельных нейронов.

Авторы работы полагают, что постоянство памяти поддерживается как раз благодаря постоянству поля: какие именно нейроны будут задействованы, не так уж важно, один и тот же результат в смысле электрического поля можно достичь разными ансамблями клеток. Кстати, само поле ведь тоже влияет на проводник, то есть на нейронные цепочки, и, скорее всего, оно помогает включиться каким-то нейронам, которые до сих пор молчали. Впрочем, предполагать тут можно очень много, и лучше дождаться новых экспериментов, которые помогут прояснить взаимоотношения между отдельными нейронами общим электрическим полем.

Автор: Кирилл Стасевич


Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее