Забуті спогади можна повернути, якщо активувати клітини, що відповідають за доступ до інформації, що зберігається в мозку.
Найчастіше, коли говорять про амнезію, мають на увазі антероградний або ретроградний її різновид. Відрізнити їх просто: антероградна амнезія - порушення пам'яті про те, що сталося після початку захворювання; ретроградна - порушення пам'яті про те, що сталося до початку захворювання. І та, й інша можуть трапитися з людиною через травму мозку, або через сильний стрес, або через важке неврологічне захворювання (наприклад, синдром Альцгеймера). Очевидно, конкретна причина амнезії полягає в тому, що якісь нейрони, що мають відношення до записування і зберігання інформації, з якоїсь причини перестають працювати, як треба. Але в чому суть цих неполадок? Одні (і таких більшість) захищають гіпотезу, згідно з якою інформація просто втрачається з нейронних ланцюгів, так що її неможливо відновити. Інші вважають, що тут ми маємо справу з проблемою доступу, що відомості все ще знаходяться в мозковому сховищі, але вони виявилися заблоковані, і дістатися до них ми не можемо.
Мабуть, вірна все-таки гіпотеза блокованого доступу - на її користь говорять результати експериментів Судзумі Тонегави (Susumu Tonegawa) і співробітників його лабораторії в Массачусетському технологічному інституті. Сам Тонегава ще в 1987 році отримав Нобелівську премію за відкриття генетичного принципу освіти різноманітності антитіл, але потім переключився на клітинні механізми пам'яті. І тут він і його колеги досягли видатних успіхів. Так, наприклад, тільки минулого року вони випустили кілька робіт, в яких описували, як мозок запам'ятовує послідовність подій і як відбувається корекція робочої пам'яті, коли ми раптом усвідомлюємо, що щось не так зробили. Нарешті, в їхній торішній статті в Nature йшлося про перепрограмування емоційної пам'яті: впливаючи на нейрони гіпокампу, дослідники змогли в буквальному сенсі погані спогади зробити хорошими.
У 2012 році групі Тонегави вдалося підтвердити існування в гіпокампі (одному з найголовніших центрів пам'яті) енграмних клітин. Під енграмою розуміють слід, залишений подразником; якщо говорити про нейрони, то повторюваний сигнал - звук, запах, якась обстановка і т. д. - повинні провокувати в них якісь фізичні та біохімічні зміни. Якщо стимул потім повториться, то «слід» активується, і клітини, в яких він є, викличуть з пам'яті весь спогад цілком. Іншими словами, у нас енграмні («ключові») нейрони відповідають за доступ до записаної інформації, а щоб самі вони запрацювали, на них повинен подіяти ключовий сигнал. Але, крім того, такі клітини повинні вміти якось зберігати сліди від подразників. На практиці це означає, що між енграмними клітинами повинні посилюватися міжклітинні синапси: чим міцніше вони будуть, тим надійніше між ними буде проходити сигнал, тим міцніші нейрони запам'ятають якийсь стимул. Однак до останнього часу експериментальних підтверджень тут не було - ніхто не знав, чи дійсно в таких нейронах відбуваються специфічні біохімічні зміни, пов'язані із запам'ятовуванням стимулу.
Дослідники використовували ті самі методи оптогенетики, які кілька років тому дозволили їм підтвердити саме існування клітин- «ключів». Нагадаємо, що суть оптогенетики полягає в тому, що нейрон впроваджують фоточутливий білок, який формує в клітинній мембрані іонний канал: світловий сигнал канал відкриває, іони перерозподіляються по обидва боки мембрани, і нейрон або «вмикається», або «засипає», залежно від того, що потрібно в конкретному досвіді. Спочатку в гіпокампі у мишей знайшли клітини, які включали спогади, будучи самі активовані світлом. У цих клітин, як пишуть автори роботи у своїй статті в Science, дійсно посилювалися міжклітинні зв'язки - іншими словами, вони разом складалися в нейронний перемикач, який за сигналом відкривав доступ до якогось блоку інформації. Посилення міжклітинного контакту означає, що клітині потрібно більше білків, які обслуговують синапс, тобто все впирається в процес біосинтезу білка. Синтез у нейронах вимикали за допомогою антибіотика, причому робили так відразу після того, як миша щось запам'ятовувала. Синапси в такому випадку залишалися неміцними, і, найголовніше, миша нічого не могла згадати наступного дня, коли її піддавали дії того ж подразника, який діяв під час навчання. Виходила справжня ретроградна амнезія - пам'ять про те, що сталося до обробки антибіотиком, зникала, і відновити її за допомогою звичайних стимулів було неможливо.
Але ті ж енграмні клітини, які повинні були зреагувати на ключовий стимул і які мовчали через ослаблені синапси, несли в собі оптогенетичні модифікації. І ось якщо їх активували за допомогою світлового імпульсу, то пам'ять до тварин поверталася. Якщо відкинути подробиці про спеціальні клітини-перемикачі, синапси і білковий синтез, то вийде, що нейробіологи відновили пам'ять за допомогою світлового спалаху в мозок.
Але акцент все ж слід робити саме на енграмних нейронах, наскільки б дивною не здавалася їх назва для незвичного слуху. Раніше в лабораторії Тонегави вдалося показати, що за включення пам'яті відповідає не якась одна клітина, а нервовий контур з декількох таких нейронів. З урахуванням нових даних дослідники пропонують наступну схему того, як організована пам'ять у мозку ссавців (а, можливо, взагалі у більшості тварин, що мають центральну нервову систему). Основний її момент полягає в тому, що за зберігання і активацію пам'яті відповідають різні структури - групи енграмних клітин опікують інші нервові ланцюжки, що зберігають блоки інформації, і нейрони аківації можна в деякому сенсі порівняти з бібліотекарями, видатними книги за запитом. Причому взаємини між нейронами активації і нейронами зберігання можуть бути різними, наприклад, одна активуюча мережа може діяти відразу на кілька одиниць пам'яті, і конкретні взаємозв'язки між тими та іншими ще треба як слід вивчити.
Звичайно, це не означає, що погіршення або втрата пам'яті відбувається тільки через неполадки в енграмних клітинах, проблеми можуть початися і в «головному сховищі». Однак з практичної точки зору все одно корисно знати, на які нервові клітини потрібно подіяти, щоб відновити давно забуті спогади, адже може бути так, що самі спогади нікуди не поділися, просто потрібно «розбудити» клітини, які за них відповідають.