Ученые предложили новый взгляд на загадку памяти

Настоящей сенсацией стало сообщение научного руководителя Института высшей нервной деятельности РАН академика Павла Балабана на заседании президиума академии. Он рассказал об экспериментах, которые заставляют переосмыслить парадигму о работе мозга, в частности о механизме формирования долговременной памяти. Об этом с ученым беседует корреспондент "РГ".

Павел Милославович, наука уже много лет пытается разгадать, что такое память. Поставлено, наверное, десятки тысяч экспериментов, предложены различные гипотезы, но ответ так и не удалось найти. Ученые вынуждены признать: мы не знаем, что такое мозг, что такое память. Вы говорите о переосмыслении нынешних представлений о мозге. Что имеете в виду?

Павел Балабан: В основе этих представлений лежит практически постулат: главное действующее лицо в мозге - это нейроны. Так вот, сейчас оказывается, что это большое заблуждение.

Не на того ставили? Кто же фаворит, который выходит из тени?

Павел Балабан: Это так называемые глиальные клетки, или астроциты. Интересно, что их в мозге почти в 10 раз больше, чем нейронов, они главное население мозга, но их функции были почти неизвестны. Считалось, что астроциты что-то вторичное, этакая подсобка для прокорма нейронов. Однако последние эксперименты показали, что все ровно наоборот! Что ключевым участником при формировании памяти являются вовсе не нейроны, а астроциты.

Как это удалось увидеть?

Павел Балабан: Например, британские ученые в экспериментах на моллюсках наткнулись на странный эффект. Кратковременная память о событии переходила у них в долговременную не сразу. Тесты показали, что около часа после обучения память отсутствует. А для формирования полноценной памяти потребовалось 3-4 часа. Этот таинственный период поставил ученых в тупик: где она скрывалась все это время?

Тесты показали, что около часа после обучения память отсутствует. Этот таинственный период поставил ученых в тупик: где она скрывалась в это время?

Почти одновременно мы проводили на улитках аналогичные опыты и увидели тот же феномен. Память после обучения куда-то пропадала, а потом неожиданно всплывала.

А как эти трюки с памятью вообще удалось зафиксировать? Расскажите подробнее об этих тонких экспериментах.

Павел Балабан: Вначале улиткам даем пищу, сочетая с нейтральным запахом. А потом только запах, и видим, что животное сразу начинает искать пищу. То есть у него сформировалась кратковременная память на тандем запах - пища. Вроде бы все, как и должно быть. Но мы продолжили опыт. Стали давать запах каждые десять минут, и вот тут начались сюрпризы. Улитки вообще перестали на него реагировать. И это молчание продолжалось около часа, а потом животные вдруг "проснулись". Как будто к ним вернулось воспоминание о запахе, и они вновь начинали искать пищу.

То есть кратковременная память только через несколько часов превратилась в долговременную? И где же она так долго скрывалась?

Павел Балабан: Как сейчас становится понятно, в тех самых глиальных клетках, астроцитах, на которые никто не обращал внимания. Становится понятно, что природа создала для формирования долговременной памяти довольно изощренный механизм. В общих чертах он работает примерно так. Сначала нейроны реагируют на те внешние стимулы, которые надо запомнить. Это может быть что угодно - запах, портрет человека, счет матча и т.д. При этом нейроны выделяют в окружающую среду специфические гормоны. Затем включается диффузия - гормоны проникают к соседям, в глиальные клетки. А те в ответ вырабатывают свои вещества и отправляют их обратно нейронам. Вот именно эта взаимная диффузия и занимает часы. В этот длительный интервал как раз и оценивается важность, надо или нет надолго запоминать запах, портрет или счет.

Кем оценивается? Вот я посмотрел на портрет Пушкина. Как я его запоминаю?

Павел Балабан: В том-то и дело, что здесь возможны варианты. Пушкин может как сохраниться в вашей памяти, так и промелькнуть мимо. Все зависит от того, насколько сильный след от образа Пушкина с момента, когда вы первый раз увидели, остался в ваших нейронах.

Инфографика "РГ" / Антон Переплетчиков / Юрий Медведев

Но если есть след, значит, Пушкин уже впечатался навсегда?

Павел Балабан: Нет. Только следа недостаточно, что и показал эксперимент с улитками. Информация сохраняется в долговременной памяти только после прихода ответа от глиальных клеток. Говоря образно, этот интервал в часы дается мозгу, чтобы оценить, надо вам запоминать Пушкина или нет. Насколько важная для вас эта информация.

То есть след и ответ от астроцитов - это как два ключа, чтобы открыть сейф?

Павел Балабан: Так и есть. Сигнал от астроцитов не кодирует память, но без него сейф не откроете.

А зачем вообще такая сложная система? Ждать ответ от астроцита? Разве нельзя проще: нейрон отреагировал, запомнил - и образ запечатлен надолго.

Павел Балабан: Но тогда мозг будет запоминать все подряд. И хранилище быстро переполнится! А при работе по принципу "ключей к сейфу" идет отбор. Мусор отделяется! У мозга есть достаточно времени отобрать важное и отсеять второстепенное.

Итак, в сейфах долговременной памяти лежит самая разная, важная для каждого из нас информация. Но почему мы часто ее забываем? Человек учил географию, но не помнит, к примеру, что Брюссель - это столица Бельгии!

Павел Балабан: Может, для него эта информация была не важна, и нужные гормоны в нейронах не выработались для образования следа. Но в памяти остаются сенсорные образы. Если человеку показать сотни столиц, то, увидев Брюссель, он вспомнит, что вот это он уже где-то видел, но не может связать именно с Бельгией. Между ними в его мозгу нет связи. Но мы уже знаем, как ее можно восстановить. При слове "Брюссель" в памяти будет выскакивать Бельгия.

Вернуть память? Сделать двоечника отличником? Неужели такое вообще возможно?

Павел Балабан: Возможно. Попробую объяснить в самых общих чертах. Придется обратиться к генетике. Как я говорил, при формировании памяти астроциты посылают в нейрон ответные сигналы. Так вот они регулируют активность генов именно тех нейронов, которые связаны с долговременной памятью. В этом и есть суть механизма ее формирования. То есть память напрямую связана с работой генов.

Но тогда это действительно прорыв! Сегодня изменение активности генов - это мировой тренд. Значит, с помощью такой технологии можно и память восстанавливать?

Павел Балабан: Совершенно верно. Что мы продемонстрировали, сделав нашим улиткам-"двоечникам" укол специального препарата. У них полностью восстановилась память.

Как с помощью этих знаний помочь человеку?

Павел Балабан: Во-первых, надо подчеркнуть, что на наших глазах происходит смена парадигмы. Можно с полной уверенностью утверждать: основное "население" мозга уже не нейроны, а астроциты. Именно они играют решающую роль в формировании долговременной памяти. А это кардинально меняет весь подход к борьбе с когнитивными болезнями, в том числе с Альцгеймером, деменциями и многими другими. Если раньше главной мишенью исследований были нейроны, то теперь это должны стать глиальные клетки, астроциты. Нам понятно, где искать, куда идти. А это в науке самое главное.

Смена парадигмы - это революция в науке. Как отреагировали на эту работу ваши коллеги? История показывает, что вначале на революционные идеи, а тем более смену парадигм обрушивается лавина критики. Нужно много времени, чтобы научное сообщество приняло новый взгляд. Вы уже получили свою порцию?

Павел Балабан: Это самая свежая работа, статью мы только готовим к публикации. Так что вся дискуссия еще впереди.