Формирование воспоминаний о событиях происходит благодаря совместной активности нейронов сенсорных отделов коры головного мозга в тета-ритме. Это выяснили британские исследователи, которые провели ЭЭГ-эксперимент, в ходе которого просили участников просматривать и запоминать видеоролики с несоответствующими им аудиодорожками. Статья опубликована в журнале Current Biology.
Элементы эпизодической памяти (памяти о событиях из жизни) хранятся сразу в нескольких отделах головного мозга, отвечающих за обработку информации, поступающей от органов чувств. Однако, для связи этих элементов в единое воспоминание с целью его хранения и дальнейшего извлечения вся информация, связанная с событием, должна поступить в «контрольный центр» памяти — небольшой билатеральный отдел мозга, который называется гиппокамп. Гиппокамп участвует в процессе перехода краткосрочной памяти в долгосрочную, а также производит тета-ритмы — электрические колебания нейронов головного мозга частотой от 4 до 8 Гц, связанная с процессом удержания внимания. Участие колебаний в тета-ритме в процессе формирования воспоминаний о событиях уже было доказано на примере мышей. Однако, до сих пор точно неизвестно, как именно происходит формирование тета-ритмов при обработке информации, поступающей от различных источников. Авторы новой работы провели эксперимент, направленный на изучение синхронизации зрительной и слуховой коры головного мозга в процессе формирования воспоминаний эпизодической памяти.
В эксперименте приняли участие 24 человека, которым показывали короткие видео и включали никак не связанные с ними аудиозаписи: например, видео игры в футбол и запись игры на гитаре. И видео, и звуковые стимулы были «мигающими» (колебания звука и освещение кадров были настроены по синусоиде): в некоторых случаях звук и видеоряд были синхронизированы, а в некоторых — десинхронизированы. Участников просили запомнить аудио-видео пары, а затем соотнести кадры из видеоклипов со звуковой дорожкой.
Ученые выяснили, что точность извлечения пары звук-видео из памяти зависит от точности синхронизации: участники эксперимента в среднем на 10 процентов лучше соотносили картинку и соответствующее ей аудио, когда частота колебаний звука и освещения видео совпадала. Таким образом, ученые сделали вывод, что синхронизация физических параметров визуальных и звуковых элементов в процессе формирования воспоминания играет важную роль в процессе его дальнейшего извлечения.
Затем ученые повторили эксперимент с использованием электроэнцефалографии (в нем приняли участие девять человек) с целью изучить паттерны активности в слуховой и зрительной коре головного мозга в процессе формирования воспоминаний. Ученые обнаружили, что наблюдаемые ими участки синхронизируют свою активность в тета-ритме.
Ученые отмечают, что полученные ими данные — первое доказательство того, что формирование воспоминаний в эпизодической памяти людей опирается на синхронизированную активность нейронов различных сенсорных отделов головного мозга в тета-ритме.
Недавно исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили нейронный механизм извлечения воспоминаний в мозге лабораторных мышей: такая нейронная сеть дублировала сеть формирования воспоминаний, но проходила также через отдельную область гиппокампа — субикулум. Об этом открытии вы можете прочитать в нашей заметке.
Елизавета Ивтушок
Музыкальные ритмы были эффективны и для типично развивающихся детей, и для детей с задержкой речевого развития
Музыкальные ритмы помогли франкоговорящим детям повторить услышанные фразы, даже грамматически сложные. Причем все дети делали меньше грамматических ошибок, когда перед фразой слышали регулярные ритмы, и больше, если слышали нерегулярные ритмы. От регулярных ритмов нерегулярные отличаются тем, что в них не выделяется сильный удар (сильная доля), на слух их рисунок кажется неупорядоченным, неустойчивым и непривычным. Статья опубликована в журнале npj Science of Learning. Известно, что у детей с музыкальным образованием к 10-11 годам на ЭЭГ отмечается компонент мозговой активности, который возникает в ответ на грамматические ошибки. А у детей того же возраста, но без музыкального образования, такой реакции нет. Также есть исследования, согласно которым лучше с повторением сложных грамматических конструкций справляются те шестилетние дети, которые имеют более высокие способности к восприятию музыкальных ритмов, чем их сверстники. Исходя из этих данных возникло предположение, что музыка (и музыкальный ритм в частности) могут влиять на последующую обработку речи. Ряд работ подтвердил это для детей с типичным развитием и нарушениями речи. Кроме того, эти исследования показали, что, слушая музыку, дети лучше справляются с пониманием смысла слов или речевых оборотов, а слушая только ритм (грубо говоря, только партию ударных) — с составлением грамматически верных предложений. Тем не менее большинство таких исследований сравнительно небольшие, особенно те, которые посвящены детям с нарушениями речи. Также такие исследования, как правило, проводятся с носителями одного языка, а для подтверждения необходимо повторять эти результаты и с носителями других языков. Поэтому подобные исследования продолжаются. Анна Фивеш (Anna Fiveash) из Лионского университета и ее коллеги провели небольшое исследование, в котором участвовали 33 франкоговорящих ребенка (5-13 лет). Из них 18 детей — с типичным развитием (11 девочек, 7 мальчиков), и 15 детей, у которых были диагностированы нарушения речевого развития (7 девочек, 8 мальчиков). Круг этих нарушений иначе называют специфическими расстройствами развития речи, задержкой речевого развития или дисфазией развития. Такие расстройства дают о себе знать на первых этапах развития речи, без периода ее нормального развития. При этом у детей с задержкой развития речи нет проблем со слухом. Также они не страдают другими заболеваниями, в рамках которых возникают речевые трудности, и растут в подходящих для нормального развития речи условиях. В первый день эксперимента дети слушали через наушники музыкальные ритмы длиной в 32 секунды. Вслед за ритмом проигрывалось шесть фраз, и ребенок повторял каждую фразу сразу после того, как она была произнесена. Всего дети услышали шесть ритмов и, соответственно, 36 фраз. Прослушать все шесть записей ритмов можно тут. Все фразы, которые слышали участники, состояли из одного предложения. Но только двенадцать из них были простыми предложениями, например, «Дети играли в парке». Еще двенадцать предложений с определительными придаточными, в которых определяемое слово выступает в роли субъекта: «Это та женщина, которая видела Фрэнка на улице». И последние двенадцать предложений с определительными придаточными, в которых определяемое слово выполняет роль объекта: «Это тот кот, которого вчера спрятал Том». И, соответственно, после каждого ритма дети слышали по два предложения из каждой категории. Прослушать записи всех фраз можно тут. Повторяя фразы, дети старались сделать это как можно точнее. Если им удавалось, они получали один балл. Если нет, то полбалла, когда они совершали грамматические ошибки, которые не нарушали основной структуры предложения — например, путали времена глаголов, использовали неподходящий предлог. И ноль баллов при изменении структуры предложений — например, при замене одной формы придаточного предложения другой. Сами дети о правильности выполнения задания узнавали с помощью бегунка, который сдвигался в ту или другую сторону в зависимости от верного или ошибочного ответа. Во второй день эксперимента после прослушивания тех же ритмов дети среди множества изображений предметов и животных вычеркивали последних (субтест Шкалы Векслера). Необходимо было вычеркнуть как можно больше животных за 23 секунды: после одного ритма детям давали один лист с 32-35 животными, и тоже после каждого следующего ритма. Результаты показали, что типично развивающиеся дети лучше справились с заданием на повторение фраз, чем дети с задержкой речевого развития (p < 0,001). Но все дети, повторяя фразы после прослушивания регулярного ритма, сделали меньше грамматических ошибок, чем при повторении предложений, которые проигрывались после нерегулярных ритмов (p = 0,01). И меньше ошибок дети делали даже при работе с грамматически сложными структурами, которые, как правило, особенно тяжелы для восприятия детям с дисфазией развития. При этом также имел значение возраст: чем старше были дети, тем лучше они справлялись с заданием (p < 0,001). Также после предъявления регулярных ритмов лучше с заданием на повторение справлялись те дети с типичным развитием, чья скорость чтения была выше (p = 0,002). Для детей с дисфазией развития скорость чтения не имела значение, как и для всех детей — способность к восприятию ритма. А вот задание на вычеркивание животных дети выполнили одинаково вне зависимости от того, делали они это после регулярных или нерегулярных ритмов (p = 0,91). Из этого ученые заключили, что музыкальные ритмы специфически связаны с грамматическими навыками, но, по всей видимости, не оказывают более общего мотивирующего или возбуждающего эффекта (не повлияли на другой вид деятельности). Зато в рамках грамматических заданий музыкальные ритмы эффективны и для детей с типичным развитием, и для детей с задержкой речевого развития. И что интересно, при этом эта эффективность не связана со способностью ребенка к восприятию ритмов. У этого исследования есть существенные ограничения: очень небольшой размер выборки и при этом очень широкий разброс по возрасту внутри. Сами авторы отмечают это и объясняют трудностями набора детей с задержкой речевого развития из-за невысокой распространенности заболеваний и их гиподиагностики. И для подтверждения ссылаются и на скромность выборок в других подобных работах. В этой работе рассматривалось влияние именно прослушивания музыкальных ритмов на речевые навыки. Но не только такое занятие музыкой эффективно для людей с первичными и вторичными нарушениями речи. Например, поющие дети со слуховыми аппаратами лучше разбирают речь на фоне шума, чем те, кто не занимается пением.