Читал статью про нейропластичность и задумался. Память хранится в конкретных нейронах? Или в связях между ними? Или вообще распределена по всему мозгу как в голограмме?
И если нейроны умирают (а они умирают), почему мы не теряем воспоминания вместе с ними? Или теряем, но не замечаем?
Интересует современное понимание, не учебник 2005 года.
Память хранится не в нейронах, а в паттернах синаптических связей между ними. Это ключевой момент.
Когда ты запоминаешь что то, между группой нейронов усиливаются синаптические связи. Этот процесс называется долговременная потенциация (LTP, long-term potentiation). Хебб сформулировал принцип еще в 1949 году: "Нейроны, которые активируются вместе, связываются вместе" (neurons that fire together wire together). С тех пор этот принцип подтвержден экспериментально сотни раз.
Теперь по структурам.
Гиппокамп - диспетчер. Новые воспоминания проходят через него. Он не хранит их навсегда, а "индексирует" и распределяет по коре. Если повредить гиппокамп, человек не сможет формировать новые долговременные воспоминания (антероградная амнезия, знаменитый случай пациента H.M.), но старые останутся.
Неокортекс - долговременное хранилище. Воспоминания постепенно (недели, месяцы) переносятся из гиппокампа в кору головного мозга. Визуальные компоненты - в зрительную кору, звуковые - в слуховую, эмоциональные - в миндалину. Одно воспоминание "размазано" по множеству областей.
Миндалина (амигдала) - эмоциональная метка. Именно поэтому эмоционально заряженные события запоминаются лучше: миндалина усиливает консолидацию памяти в гиппокампе.
Мозжечок - процедурная память. Как ездить на велосипеде, как печатать вслепую.
Почему потеря нейронов не стирает память: воспоминание закодировано в сети из тысяч нейронов. Потеря нескольких из них ослабляет след, но не уничтожает его. Это как фотография, на которой стерли несколько пикселей: изображение все еще узнаваемо. Однако при массовой гибели нейронов (болезнь Альцгеймера, инсульт) воспоминания действительно разрушаются.
Насчет голографической теории (Прибрам, 1960-е). Она была популярна, но сейчас считается устаревшей. Современные данные говорят о распределенном, но не голографическом хранении. Память распределена по зонам коры, но не равномерно, а по модальностям (зрение отдельно, звук отдельно и т.д.).
Из относительно свежего: в 2023-2024 годах много работ по роли энграммных клеток (engram cells). Это конкретные нейроны, которые активировались при формировании воспоминания и реактивируются при его извлечении. Группа Тонегавы из MIT показала, что можно активировать конкретное воспоминание, стимулируя энграммные клетки оптогенетически. По сути, удалось "включить" воспоминание искусственно.
Коротко: память хранится в синапсах (соединениях между нейронами), а не в самих нейронах. Нейрон - провод, синапс - контакт. Паттерн контактов = воспоминание.
Поэтому смерть одного нейрона не стирает память. Стирает массовая гибель, как при деменции.
Забавный факт: мы до сих пор не знаем точно. Все что написано выше - текущие модели, которые хорошо объясняют наблюдения, но полной картины нет.
Например, есть исследования на планариях (плоских червях). Их разрезали пополам, обе половины отрастали в полноценных червей, и обе половины сохраняли условные рефлексы, выученные до разрезания. Включая ту половину, где не было головы. Это плохо вписывается в чисто синаптическую модель памяти.
Есть гипотеза (пока маргинальная) что память может храниться внутри клеток, в модификациях белков или даже в структуре РНК. Эксперименты Бедельяна на морских слизнях (Aplysia) в 2018 году показали перенос памяти через инъекцию РНК от обученного организма необученному. Результаты спорные, но шумиху подняли.
Так что "где мозг хранит память" это вопрос, на который нейронаука честно отвечает: "В основном в синаптических связях. Наверное. Скорее всего. Но возможны сюрпризы".
Если хочешь погрузиться в тему, вот хорошие стартовые точки:
https://en.wikipedia.org/wiki/Engram_(neuropsychology)
И книга Эрика Канделя "В поисках памяти" (In Search of Memory). Он получил Нобелевку за исследования молекулярных механизмов памяти. Читается как детектив.
а мне вот интересно, если воспоминания можно активировать искусственно (как в том эксперименте с мышами), то теоретически можно и стирать? типа как в фильме "вечное сияние чистого разума"?
Вау, огромное спасибо за такой развернутый ответ. Про энграммные клетки вообще не слышал, пойду читать Тонегаву