Прудовики показали важность разнообразия информации для хорошей памяти

Если время ограничено, проще запомнить несколько не связанных друг с другом фактов, чем то же количество однотипной информации. Это обусловлено тем, что в первом случае задействуются разные сети связей между нейронами, а во втором информацию с высокой вероятностью обрабатывают одни и те же структуры, и новое в них вытесняет старое. Таковы результаты исследования на больших прудовиках (Lymnaea stagnalis), опубликованного в журнале Communications Biology.

Запомнить все невозможно: одни факты накладываются на другие, из-за чего ранее полученная информация может вытесняться из памяти. В то же время бывает трудно переучиться: наличие старых данных порой мешает усвоению новых. Это называется интерференцией памятного следа. Первый случай — ретроактивная интерференция (новое мешает старому), второй — проактивная интерференция (старое мешает новому). В каких условиях наблюдается тот или иной тип интерференции, до настоящего момента не было четко известно. Изучать влияние различных факторов на запоминание информации и на клеточном уровне, и на уровне поведения целого организма сравнительно легко на моллюсках. Их нервные системы гораздо проще устроены и содержат меньше клеток, чем нервные системы млекопитающих.

У многих брюхоногих есть особо крупные нейроны, управляющие целыми комплексами движений в ответ на конкретные стимулы — скажем, съеживание тела в ответ на потенциально опасное прикосновение к жабрам. Их реакции хорошо известны. Поэтому нейробиолог Илдико Кеменес (Ildikó Kemenes) вместе с коллегами из Сассекского университета использовала в качестве экспериментального объекта большого прудовика (Lymnaea stagnalis).

Поведенческие опыты проводили на целых улитках, а электрофизиологические — на изолированных, то есть вырезанных из тела моллюсков комплексах нейронов, нервов и губ. Около 60 животных поделили на две группы. В одной голодных улиток обучали двум сходным задачам: слизывать с поверхности чашки Петри сахарозу после того, как туда капнули раствор гамма-ноналактона либо амилацетата (вещества с приятным фруктовым запахом). В другой — двум противоположным по смыслу реакциям: слизывать сахарозу, если в чашке Петри есть гамма-ноналактон, и воздерживаться от использования языка, если там присутствует L-серин (вещество с «мясным» вкусом, его добавляли в чашки с хинином, который есть не стоит из-за его горечи). При электрофизиологических экспериментах L-серин заменили на соответствующую стимуляцию вкусового нерва.

Порядок, в котором прудовиков обучали разным задачам, отличался у разных животных. Время между сессиями обучения, которые неизменно длились по две минуты, тоже отличалось. У кого-то оно составляло час, у кого-то — два. Это было сделано затем, чтобы запоминание второго блока информации происходило на разных стадиях обработки первого блока данных. Через два часа после обучения у прудовиков информация совершает переход из кратковременной памяти в долговременную, притом во время такого перехода наблюдателю кажется, что животное забыло эти данные, так как оно перестает демонстрировать реакции, которым его обучали. Через час после обучения информация еще находится в кратковременной памяти.

Оказалось, что если второе задание предъявить через два часа после первого, информация о втором вытесняет память о первом. Если сделать это раньше, велик шанс, что животное обучится обеим нужным реакциям. Вероятность этого особенно высока, если улитка получала разноплановые задания: проявлять пищевое поведение в присутствии «фруктовых» веществ и отстраняться от потенциального источника хинина. Причина этого, как показала запись электрической активности ряда нейронов прудовика, в том, что при обучении непохожим действиям задействуются неодинаковые группы клеток. Два разных контура для запоминания могут работать параллельно и обеспечивать разноплановое обучение, а один не может обеспечить запоминание нескольких реакций сразу. Если запоминание у людей происходит сходным образом, получается, имеет смысл при подготовке к экзаменам и контрольным учить темы вразнобой, чтобы информация о них не конкурировала за нейронные сети.

Исследованиям на моллюсках мы обязаны многими открытиями в нейробиологии памяти и обучения. На морском зайце, аплизии, американский учёный Эрик Кандель определил, какие молекулы вырабатываются в нейронах при возникновении в них памятного следа. За свои открытия он получил Нобелевскую премию по физиологии в 2000 году. Исследования молекулярных механизмов памяти моллюсков продолжаются и сейчас. Чуть больше года назад калифорнийские ученые показали, что РНК нейронов обученных аплизий отличается от РНК необученных, и если первая попадет в нервную систему «наивных» моллюсков, они быстрее сформируют нужный рефлекс.

Светлана Ястребова