Несмотря на то, что пережитые события могут казаться забытыми, они не проходят бесследно: влияние опыта может ослабевать, однако его отпечаток сохраняется в структуре мозга. Исследователи поставили перед собой задачу выяснить, возможно ли реактивировать такую «подавленную» память и какие изменения происходят при воспроизведении воспоминаний с искажениями.

Сотрудники Института биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера и Базельского университета, расположенного в Швейцарии, провели эксперимент с плодовыми мушками (дрозофилами) возрастом от трех до девяти дней. В ходе исследования у насекомых сформировали негативную ассоциацию: определенный запах связывали с воздействием электрических разрядов. После этого мушек предлагалось сделать выбор между различными запахами. Уже через сутки после эксперимента, приобретенное избегание полностью стиралось, и поведение дрозофил не отличалось от их первоначального состояния.

В дальнейшем ученые предприняли попытку восстановления памяти. Через 24 часа мух вновь поместили в камеру для экспериментов и на протяжении минуты трижды воздействовали на них запахом, который ранее ассоциировался с электрическими разрядами. Однако в этот раз без применения какого-либо электрического воздействия. В результате спустя час насекомые снова начали демонстрировать избегание этого запаха.

У особей контрольной группы, которые не подвергались воздействию разрядов во время первоначального обучения, подобная процедура не вызвала признаков избегания. Аналогичный результат был получен через неделю после завершения обучения. Этот факт указывает на то, что исчезновение поведенческой реакции не обязательно свидетельствует об утрате связанной с ней информации. Предположительно, часть памяти переходила в состояние покоя: след от опыта сохранялся в нервной системе, но переставал влиять на поведение без внешнего стимула-напоминания. О результатах эксперимента было опубликовано в научной статье. вышла в журнале Nature Neuroscience.

Для определения локализации хранения этой информации биологи провели наблюдение за активностью отдельных нейронов мозга мух с использованием двухфотонной микроскопии. Особый интерес вызвали нейроны MBON-a2sc, расположенные в грибовидных телах – структурах мозга членистоногих, играющих важную роль в процессах обучения и обработки запахов. Обычно эти нейроны не провоцируют насекомое на приближение к запаху или избегание его.

В первые моменты после формирования памяти не было выявлено характерных изменений в соответствующих клетках. Однако, по мере того как поведенческая реакция стихала, в нейронах MBON-a2sc наблюдалось изменение отклика на запах, ассоциированный с электрическими импульсами. После восстановления забытой информации посредством напоминания этот след вновь исчезал.

В рамках отдельного исследования ученые намеренно подавили активность упомянутых ранее нейронов у особей, которые не проходили обучение. В результате наблюдалось поведение, имитирующее выученное избегание.

Важным вопросом являлся вопрос о точности воспроизведения забытого опыта мозгом. Для изучения этого вопроса была изменена процедура напоминания: вместо запаха, непосредственно связанного с электрическими разрядами, насекомым предъявляли другой запах, присутствовавший во время первоначального обучения, но не ассоциирующийся с неприятным воздействием. В результате этого процесса память начала подвергаться искажению.

После нескольких подобных напоминаний – трех штук – насекомые стали демонстрировать избегающее поведение и по отношению ко второму запаху. Новый запах, который вообще не использовался в процессе обучения, подобного эффекта не вызывал. При этом, если второй запах предъявляли в измененной обстановке, ложная ассоциация не формировалась. Ученые пришли к заключению, что знакомый запах мог стать частью ошибочно восстановленного воспоминания благодаря его присутствию в исходном контексте.

Оказалось, что контекст играет ключевую роль в процессе воспроизведения подлинной памяти. Изменение параметров освещения и удаление электрической решетки препятствовали восстановлению воспоминаний, в то время как изменение температуры в камере не оказывало влияния на эффект. При этом тип поверхности оказался особенно значимым фактором при формировании ложной ассоциации: ее модификация приводила к исчезновению. Таким образом, мозг мух учитывал различные аспекты первоначальной обстановки и по-разному задействовал их в процессе восстановления опыта.

В ходе дальнейших исследований было установлено, что процессы воспроизведения как настоящей, так и ложной памяти контролируются различными группами дофаминовых нейронов. Для возвращения исходной негативной ассоциации потребовались два нейрона PPL1-α2α’2, получившие наименование «нейроны восстановления». Эти нейроны не принимали участия в процессе первичного обучения и не передавали сигналы, связанные с наказанием. Их активность была критически важна именно на этапе воспроизведения воспоминаний.

Формирование ложной памяти оказалось зависимым от другой пары нейронов – PPL1-α3α’3. Блокировка их работы приводила к тому, что мухи переставали демонстрировать отрицательную реакцию на второй запах. Искусственная стимуляция этих клеток, напротив, позволяла сформировать ложную ассоциацию даже в отсутствие обычного контекстного сигнала. При этом «нейроны восстановления» не могли выполнять аналогичную функцию, поскольку были не способны вызывать формирование ложной памяти.

Согласно предложенной научной гипотезе, эволюционный процесс мог привести к формированию подобной системы. Сохранение фрагментов негативного опыта в отдельных, ограниченно доступных следах памяти, предположительно, позволяет животному применять прошлый опыт в новых ситуациях. Вместе с тем, эта же адаптивность делает процесс восстановления воспоминаний восприимчивым к ошибочным сигналам: знакомый элемент из прошлого может исказить реконструкцию памяти. Исследователи полагают, что ложные воспоминания могут быть не самостоятельным дефектом системы, а непредвиденным следствием механизма, который в иных условиях способствует адаптации к изменяющимся условиям.

Проведенное исследование демонстрирует, что забывание – это не стирание информации из памяти, а ограничение доступа к ней. Результат попытки воспроизвести воспоминания зависит не только от самого пережитого события, но и от сигналов, получаемых мозгом в момент восстановления.

Аналогичная способность к восстановлению воспоминаний ранее была зафиксирована у грызунов. Тем не менее, пока остается неизвестным, используется ли ими тот же механизм, при котором забытые данные перераспределяются в нейронные цепи, не оказывающие прямого влияния на поведение.