Мнемодайджест: исследования памяти в октябре 2023 года
В науке постоянно выходят статьи, повествующие о различных исследованиях памяти. Мы, как правило, пишем о них отдельно, либо рассказываем в составе дайджестов публикаций из ведущих журналов (Nature, Science). Сегодня мы попробуем посмотреть на исследования памяти в одном выпуске. В этом «мнемодайджесте» будут описаны работы, опубликованные в сентябре-октябре в ведущих журналах в области когнитивной нейронауки. И поднимаются в них самые разные темы: от социального влияния на память до влияния биоэлектрических полей на формирование энграммы.
Сredit: public domain
Science
Исследование Турее и коллег рассказывает о том, как в мозге приматов интегрируются сигналы зрения и слуха в представление о личности. Ученые провели записи активности одиночных нейронов гиппокампа у мартышек, показывая им изображения и звуки разных особей. Исследователи выяснили, что существуют субпопуляции нейронов, которые реагировали либо только на лицо, либо только на голос, что похоже на идею концептуальных клеток у человека (например, нейрон “Холли Берри”). Любопытно, но декодируя активность нейронов, ученые смогли успешно установить запоминаемую личность. Более того, по активности субпопуляций нейронов гиппокампа ученые также смогли определить отношение мартышек к запоминаемой особи. Это, по их мнению, подчеркивает идею того, что гиппокамп создает подобие “социальной сети” (это контекст к запоминанию личности: личность нужно встроить в существующую социальную схему).
Исследователь Чан Лю и коллеги использовали онтогенетическую стимуляцию нейронов гиппокампа крыс для изменения структуры энграммы (следа памяти) о траектории движения в лабиринте. Такое воздействие привело к отсутствию повторного воспроизведения траектории в мозге во время последующего сна и повлияло на предсказательную модель крысы. На уровне поведения это привело к тому, что крысы продолжали поиск оптимальных путей движения по лабиринту, даже несмотря на то, что таковой был найден. То есть наблюдалась активность клеток, но последовательность этой активности не сохранялась, что говорит о том, что это два разных параметра энграммы, ранее считавшиеся отражением одного и того же процесса.
Джин-Николас Аудет и коллеги оценили связь между вокальным обучением у певчих птиц (более 20 видов) и различными когнитивными навыками. Ученые выяснили, что виды с более сложными навыками вокального обучения в то же время обладают лучшими навыками решения проблем, и отличаются бОльшим отношением массы мозга к телу. Ученые предположили гипотезу о наличии фактора, связывающего размер мозга, вокальный репертуар и навык решения проблем в единый комплекс, необходимый для эволюции. Увеличение размеров мозга могло быть обусловлено усложнением системы пения. В то же время, получаемая повышенная плотность нейронов могла бы обеспечить птицам большую вычислительную мощность мозга.
Trends in Cognitive Sciences
Нина Рухани и коллеги в своей статье обсуждают механизмы усиления памяти на события, связанные с угрозой или вознаграждением. Такое усиление связано с одной стороны с модуляцией активности гиппокампа, вызванной норадреналином и дофамином, с другой стороны — с механизмом предсказания (предиктивный механизм), при котором память укрепляется в том случае, если минимизирована ошибка предсказания (различие между реальностью и ожиданием). Оба механизма усиления памяти имеют свои собственные системы в мозге, иногда противоборствующие.
Neural Networks
Ученые из Китая описывают с помощью математических моделей традиционную концепцию “двойной памяти” Аткинсона-Шифрина. С помощью своей модели они поясняют как происходит взаимодействие префронтальной коры и гиппокампа в процессах кратковременного и долговременного запоминания. Математическая модель учитывает обновление кратковременной памяти при выполнении текущей задачи и фиксирование воспоминаний в долговременном хранении по завершению этой задачи для будущего повторения.
Сredit: G. Ma, R. Jiang, L. Wang et al
Cerebral Cortex
В исследовании, проведенном с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии, ученые проверяли, как изменяется сигнал мозга при распознавании простых и сложных объектов.
Участники исследования изучали объекты и сцены, которые состояли из разного количества объектов с разными признаками (простыми и сложными). После обучения ученые тестировали память участников. Оказалось, что сигналы запоминания простых признаков были наиболее выражены в задних зрительных областях и снижались по мере продвижения вперед к медиальной височной коре. В то же время сигналы при запоминании сложных признаков следовали противоположной схеме.
Ученые отмечают, что сигналы из задних зрительных областей при запоминании простых признаков наиболее сильно коррелировали с эффективностью распознавания. Для сложных признаков и их сочетаний наибольшая корреляция наблюдалась для передних областей мозга.
Вышла очередная статья Эрла Миллера (MIT), одного из крупных исследователей темы рабочая память. В ней ученый изучают формирование энграммных комплексов: распределенных зон мозга, активирующихся при конкретном воспоминании. Ученые описывают гипотезу о формировании сетей памяти, согласно которой биоэлектрические поля играют ключевую роль в соединении активностей разных зон мозга в энграмнные комплексы, таким образом играют роль своеобразных рельс нейрональной активности.
Cognition
В исследовании Эндрю Клемента и Брайна Андерсона рассматривается влияние статистического обучения на контроль внимания при поиске объекта. Под статистическим обучением понимается способность человека извлекать закономерности из окружающего мира. В качестве задачи на поиск ученые предлагали респондентам искать цифру в массиве из цветных квадратов. Каждый экспериментальный блок включал в себя разное количество квадратов каждого цвета, и оптимальной стратегией было выбирать цвет с наименьшим числом квадратов. Результаты показали, что статистическое обучение существенно ускоряло поиск цифры, то есть способствовало контролю внимания, подсказывая, какие объекты вероятнее всего являются целевыми в описываемом эксперименте.
Сredit: A. Clement and B.A. Anderson
Еще одно исследование, опубликованное в журнале Cognition, сравнивает два способа социального влияния на индивидуальную память: социальную фасилитацию ранее изученного материала и социальное заражение ранее неизученной информации. Под социальным заражением понимается быстрое распространение информации по группе от одного человека без ее рационального осмысления (как пример — фейки).
Участников исследования делили на группы по 3 человека. Сперва они индивидуально запоминали пары слов, затем проходили тестирование либо индивидуально, либо в группе (то есть могли свободно общаться). Часть запоминаемых пар слов была лишь у одного участника (индивидуальные), часть — у нескольких (общие). Целью эксперимента было выяснить, как общение во время второго тестирования повлияет на память на финальном тесте (его проходили индивидуально), и чем будет обусловлено данное влияние. Социальная фасилитация в тестировании проявляется как улучшение результатов теста для тех слов, которые были общими у участников. Социальное заражение — как улучшение результатов для тех слов, который участники изначально не заучивали.
Исследования показали, что и социальная фасилитация и социальное заражение искажали индивидуальную память, формируя “распределенную память группы”.
Сredit: M. Abel and K.-H.T. Bäuml
Еще одно исследование мы ранее описывали в новости “Символы сильнее слов”. В ходе данного исследования ученые продемонстрировали преимущество символом по сравнению со словами при запоминании.
Наконец, исследование Нейл Виллиган и коллег продемонстрировало эффект усиления внимания при его распределении. Данный эффект наблюдается тогда, когда при распознавании целевого стимула во второстепенной задачи улучшается кодирование стимула в первой задаче. Такой эффект идет в разрез с классической парадигмой двойной задачи, где выполнение одной задачи мешает запоминанию материала в первой.
В нескольких экспериментах ученые продемонстрировали, что тестовые слова в паре с целевыми стимулами (когда внимание было направленным) запоминались значительно хуже, чем тестовые слова в паре с отвлекающими стимулами (при распределенном внимании), если отвлечение шло только на этапе воспроизведения информации. Обратный эффект наблюдался если распределение внимания происходило при запоминании.
Слева — при воспроизведении, справа — при запоминании. Target — целевой стимул, Distractor — отвлекающий. Сredit: N.W. Mulligan et al.
Текст: Никита Отставнов