Как формируется память и как с возрастом ее не потерять?

Наша память – это уникальное хранилище всех событий и переживаний нашей жизни, знаний, полученных в процессе спонтанного и целенаправленного обучения, навыков, опыта. По сути, память – это то, что делает нас теми, кто мы есть, формирует нашу личность. Поэтому ухудшение способности запоминать новую информацию, что нередко наблюдается в пожилом возрасте, снижает качество жизни.

Однако настоящей трагедией становится процесс деградации памяти, выпадения целых пластов воспоминаний – это разрушительное явление характерно для так называемых нейродегенеративных заболеваний, самыми распространенными из которых являются болезнь Альцгеймера, а также сосудистая деменция.

Для того чтобы понять, как предотвратить эти трагические возрастные изменения, важно разобраться в том, что такое память, как и где она формируется, какие виды памяти существуют.

С точки зрения нейрофизиологии память – это свойство нервной системы, которое заключается в способности сохранять информацию о событиях, происходящих в окружающем мире, реакциях организма на эти события, а также возможность «работать» с этой информацией: при необходимости воспроизводить ее (вспоминать) и изменять. По сути, хорошо работающая память подобна компьютеру, который сохраняет все загруженные в него файлы и открывает их по первому требованию. Однако, в отличие от компьютера, наши воспоминания хранятся не в папках – они «записаны» в нейронных связях.

Когда мы встречаемся с новой информацией (например, начинаем изучать иностранный язык) или проживаем новый опыт (например, пытаемся освоить вождение автомобиля), наши нервные клетки при помощи отростков и синапсов начинают формировать в мозге новые пути. Если мы больше не возвращаемся к этому опыту, связи не закрепляются. Поэтому если человек начинает изучать иностранный язык, но вскоре бросает, то в следующий раз ему приходится вновь осваивать знания практически с нуля.

Однако если к информации или действию обращаться вновь и вновь, то едва заметная «тропка» в зарослях нервных окончаний постепенно начинает превращаться в хорошо утоптанную «дорогу», а затем и в скоростную «магистраль». И вот мы уже, практически не задумываясь, говорим на новом языке и ведем машину «на автомате». Это свидетельствует о том, что «файлы» с необходимой информацией прочно сохранились на нашем «компьютере».

Кратковременная память

Некоторые нейронные связи существуют в течение очень небольшого времени: секунды и минуты, – это характерно для кратковременной памяти. Кратковременная память позволяет мозгу работать с небольшими порциями информации, поступающими в него в текущий момент времени. Информация может поступать как из внешних источников (то, что мы видим, слышим, чувствуем в данный момент), так и из недр собственной памяти – целенаправленное или спонтанное воспоминание.

За кратковременную память отвечают участки в лобной и теменной долях мозга, передняя поясная кора, а также участки базальных ганглиев.

Время хранения информации в кратковременной памяти, как правило, составляет не более 20–30 секунд, кроме того, она вмещает весьма ограниченный объем информации. По различным оценкам, в течение короткого времени человек может удержать в памяти от 4 до 7 объектов. Но существуют и различные техники, позволяющие увеличивать число запоминаемых объектов: например, группировать их по каким-либо принципам, создавать ассоциации. При постоянном повторении «ментальные объекты» из кратковременной памяти перемещаются в долговременную.

Разновидностью кратковременной памяти является рабочая (оперативная) память, позволяющая запоминать необходимую информацию буквально на несколько секунд. Например, ввести цифры кода, присланного банком для совершения покупки, или вбить под диктовку номер телефона нового знакомого в книгу контактов. Состояние рабочей памяти является одним из самых показательных критериев, использующихся для оценки когнитивного резерва человека. Ее ухудшение нередко наблюдается при старении мозга и может рассматриваться как один из первых признаков развития возрастной деменции.

Долговременная память

В отличие от кратковременной памяти, возможности памяти долговременной достаточно велики – это касается и времени хранения информации (многие воспоминания могут сохраняться до конца жизни), и объема. Кроме того, в формировании долговременных воспоминаний участвует множество отделов головного мозга. Долговременную память подразделяют на явную (эксплицитную) и неявную (имплицитную).

Явная память позволяет сознательно оперировать информацией, хранящейся в памяти, – как личными переживаниями, опытом (эпизодическая память), так и фактической информацией (семантическая память). Местом хранения эпизодической явной памяти является область мозга, называемая гиппокампом. Здесь записана информация о том, как, например, вы в детстве ездили с родителями на море и пили кофе с другом на прошлой неделе. Огромные пласты знаний хранятся в коре головного мозга: здесь размещается, например, информация, касающаяся различных фактов, языка и т. д.

За хранение эмоционально окрашенной информации отвечает миндалевидное тело (миндалина). Благодаря нейронным связям в этой структуре, а также связям между миндалиной, гиппокампом и корой мозга мы можем в течение многих лет помнить ситуации, в которых испытали сильное чувство радости, стыда, страха. Кроме того, миндалевидное тело играет ключевую роль в возникновении новых воспоминаний, связанных со страхом. Поэтому особенности формирования памяти в миндалине активно изучают специалисты, занимающиеся посттравматическими стрессовыми расстройствами, «убеганием» людей от решения жизненных задач из-за пережитого когда-то страха и пр.

Неявная долговременная память формируется без участия сознания: мы можем ею оперировать без детального процесса вспоминания. Ключевыми структурами мозга, отвечающими за хранение неявной информации, являются базальные ганглии и мозжечок. Базальные ганглии (или базальные ядра) – это структуры, представляющие собой скопления серого вещества (тел нейронов), расположенные в глубине больших полушарий между лобными долями и над стволом мозга (по сути, на границе сознательного и бессознательного).

В базальных ядрах хранится информация о полученных вознаграждениях, двигательных навыках, поэтому эта структура играет ключевую роль в развитии двигательных привычек (игра на фортепиано, езда на велосипеде, танцы, вождение автомобиля), которые по мере обучения требуют все меньшего участия сознания в процессе реализации навыков. Именно поражение базальных ганглиев лежит в основе двигательных нарушений при болезни Паркинсона.

Виды памяти

Нейропластичность

Исследования показывают, что, по мере того как мы используем свой мозг, учимся и тренируем память, он способен кардинально меняться благодаря нейропластичности.

Под пластичностью мозга подразумевается способность нервной системы изменять свою структуру и функции на протяжении всей жизни в ответ на многообразие окружающей среды. Изучение нейропластичности особенно актуально, когда речь идет о старении мозга, о восстановлении после травм и инсультов, лечении нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Благодаря нейропластичности нервные клетки обладают способностью восстанавливать свою структуру и функцию, а также формировать новые синаптические связи. В основе нейропластичности лежат два базовых процесса: образование новых связей между нервными клетками (синаптическая пластичность) и образование новых нейронов (нейрогенез).

Синаптическая пластичность

В детстве и юности синаптическая пластичность является ключевым свойством мозга: способность к образованию новых связей между нейронами помогает быстро учиться, познавать мир. Мозг ребенка формирует связи между нейронами при встрече с самой разной информацией и опытом. По мере взросления число связей между нейронами сокращается – этот процесс называется синаптической обрезкой. Чем старше мы становимся, тем избирательнее наш мозг относится к формированию связей. Он тратит свои ресурсы лишь на прокладку нейронных «путей» для мыслей, к которым мы возвращаемся изо дня в день.

Поэтому мозг многих взрослых людей напоминает «слепок» каждодневных беспокойств. Нейронные импульсы «передвигаются» по путям, похожим на асфальтированную трассу. Для того чтобы свернуть с проторенной дороги и начать процесс «вытаптывания» новой тропинки в нейронных зарослях, требуется достаточное усилие и мотивация. В то же время в любом возрасте повторяющиеся действия постепенно приводят к формированию новых нейронных связей.

Нейрогенез

В течение долгого времени считалось, что число нервных клеток остается неизменным на протяжении всей жизни: утверждение, что «нервные клетки не восстанавливаются», воспринималось как аксиома. Однако в последние десятилетия стали появляться данные, что нейрогенез – образование новых нейронов из стволовых клеток (предшественников всех клеток организма) – наблюдается в различных отделах мозга даже в пожилом возрасте.

Ученые из Иллинойсского университета, изучив посмертную ткань мозга людей в возрасте от 79 до 99 лет, получили доказательства того, что формирование новых нейронов в гиппокампе происходит не только у здоровых людей, но и даже у пациентов с когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера, хотя нейрогенез у последних значительно снижен по сравнению с пожилыми людьми, не имеющими когнитивных нарушений [5].

Нейробиологи из Университета Йювяскюля (Финляндия) в ходе экспериментов с участием животных выяснили, что продолжительные аэробные упражнения усиливают нейрогенез во взрослом мозге [6]. В гиппокампе мышей, которые совершали забеги на длительные расстояния, через восемь недель наблюдалось повышенное образование новых нейронов.

Как не утратить нейропластичность в зрелом возрасте?

Ученые выделяют три основных фактора, которые влияют на нейропластичность в любом возрасте [7]:

• физическая активность;

• интеллектуальная нагрузка;

• питание.

Метаанализ, проведенный учеными из Торонтского университета (Канада), показывает, что физическая активность повышает концентрацию нейротрофических факторов – веществ, побуждающих нейроны формировать новые связи [8]. Изменения могут быть заметны уже после первого занятия, а эффект сохраняется на протяжении суток и более.

Максимально стимулируют нейропластичность регулярные и интенсивные тренировки. Однако активировать образование новых связей в мозге можно даже при помощи 30-минутных прогулок, при которых показатель пульса достигает 60 % от максимального, – но при условии, что моцион совершается не реже трех раз в неделю.

Исследование, проведенное в Государственном университете Пенсильвании (США), продемонстрировало, что изучение второго языка приводит к анатомическим изменениям в головном мозге [9]. Они выражаются в увеличении плотности серого вещества, что свидетельствует об образовании новых нейронов, а также в появлении более структурированных тяжей белого вещества (связей между нервными клетками). Эти изменения, которые наблюдались как у молодых, так и у пожилых людей, свидетельствуют об активации сразу двух механизмов, лежащих в основе нейропластичности: нейрогенеза и образования новых синапсов.

Ученые из Университета Британской Колумбии (Канада) провели метаанализ 21 исследования – все работы были посвящены изучению влияния медитации на нейропластичность [10]. Эксперты нашли 123 отличия в мозге людей, приверженных медитативным практикам. Например, отмечалось утолщение коры (увеличение объема серого вещества) в префронтальной области. Это указывает на активацию нейрогенеза в отделе мозга, ответственном за память, планирование и самоконтроль, под воздействием медитации.

Среди питательных веществ, способствующих сохранению нейропластичности в зрелом возрасте, ученые выделяют следующие.

1. Флавоноиды – соединения, содержащиеся в чае, ягодах, луке и красном вине. Диета, богатая флавоноидами, связана с лучшей сохранностью когнитивных функций у пожилых людей [11]. В частности, куркумин, содержащийся в корне куркумы и имеющий антидепрессивный, противовоспалительный, нейропротективный и антиоксидантный эффект.

2. Ресвератрол