Нейрофизиологам удалось раскрыть важную тонкость обучения. Они определили, какие именно части нейронов помогают быстро усвоить новую информацию. А заодно выяснили, почему старики хуже обучаются.
Человек помнит шипиками
Процессы запоминания и забывания связаны с появлением и деградацией специальных дендритных шипиков. Они образуют новые межнейронные связи (синапсы), на чем и основано обучение. Новые шипики могут погибнуть вскоре после завершения обучения или сохраниться на более длительный срок – вплоть до смерти животного. Как показали предшествующие исследования, больше всего образуется короткоживущих шипиков. Шипики-долгожители появляются редко. Но если уж они появились, то «заморить» их не так-то просто.
Дендриты образуют шипики, которые различаются между собой и по форме, и по функциям. Тонкие и достаточно динамичные шипики играют ключевую роль в запоминании. Большие грибообразные шипики менее динамичны и участвуют в формировании долгосрочных знаний и навыков. Впервые проследить за формированием новых межнейронных связей удалось американским ученым в 2009 году. Исследование было детально описано в статье Stably maintained dendritic spines are associated with lifelong memories, Nature. А в этот раз ученым удалось плотнее подойти к вопросу возрастной деградации умственных способностей. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuroscience.
Найти банан
Ученые из медицинской школы Маунт Синай (Mount Sinai School of Medicine) проследили за дендритными шипиками у макак-резусов разного возраста и нашли связь между когнитивными способностями животных и количеством отростков, которое с возрастом уменьшается.
Исследователи под руководством доктора Джона Моррисона ( Dr. John H. Morrison, PhD,) и Питера Раппа (Peter R. Rapp, PhD) при участии Дани Думитриу (Dani Dumitriu, MD/PhD student) и доктора Яндонга Хао (Dr. Jiandong Hao) изучили нейроны у молодых и старых обезьян.
В эксперименте участвовали шесть молодых и девять старых обезьян. Ученые сначала приманивали макак пищей, а после прятали ее. Обезьяны наблюдали за тем, куда люди убирают приманку, и запоминали «потайное место». После этого исследователи помещали перед животными экран, который закрывал им обзор, то есть испытуемые больше не могли наблюдать за тем, где находится желанная еда. Через мгновение экспериментаторы убирали экран, блокирующий обзор, и давали возможность животным найти еду-вознаграждение.
С каждым подходом ученые увеличивали период времени, в течение которого обезьяны не видели, где находится еда. Успех запоминания ученые оценивали по времени, которое требовалось животным, чтобы вспомнить, где спрятано лакомство. Оказалось, что старые обезьяны намного хуже справлялись с заданиями. И сильнее всего они отставали в опытах с длительным блокированием обзора.
Команда доктора Моррисона с помощью микроскопических технологий визуализировала нейроны в той части мозга, которая активно вовлечена в запоминание. Оказалось, что в мозге старых обезьян не хватает тонких шипиков. А количество больших грибообразых шипиков, которые хранят «фундаментальную» информацию, не отличалось от нейронов молодых обезьян.
Учиться нужно смолоду
Исследователи предполагают, что именно недостаток тонких дендритных шипиков не позволяет взрослым особям воспринимать и запоминать новую информацию. «Думаем, что это исследование объясняет, почему старые люди забывают новую информацию, но хорошо помнят то, что они выучили в молодости», -- говорит доктор Моррисон.
Нейрофизиологи уверены, что могут понять, как помочь людям не утратить способности к обучению. Пока ясны лишь общие направления помощи -- фармацевтические средства и правильный образ жизни. Следующая серия экспериментов должна установить срок, после которого начинать подобную профилактику поздно.
Хотя ученые не ответили на многие вопросы, одну из очевидных истин они подтвердили. Учиться нужно в молодости. После можно только вспоминать выученное.
