Как мозг выбирает, что помнить: нейробиологи объяснили приоритеты памяти

Нейробиологи из Университета штата Огайо раскрыли, как человеческий мозг справляется с одновременным запоминанием разных вещей: оказывается, не всё в памяти одинаково важно. Исследование, опубликованное в Science Advances, показало, что мозг сам манипулирует своими ресурсами, выделяя больше внимания тем объектам, которые считает наиболее значимыми.

Учёные наблюдали за работой двух участков мозга — зрительной и лобной коры — во время простого эксперимента: участникам показывали два объекта, каждому из которых назначался разный приоритет (один важнее другого). Благодаря функциональной МРТ и сложной компьютерной модели исследователи смогли расшифровать, не только что человек пытался вспомнить, но и насколько точно это происходило. Как выяснилось, приоритетный объект мозг запоминал чётко и быстро, тогда как второстепенный оставался на периферии внимания, напоминая плохо читаемую заметку на обороте старого чека.

Главную роль здесь играет фронтальная кора — она не просто сидит и хранит воспоминания вроде архивариуса, а выступает настоящим менеджером, распределяющим память под задачи. Если нужно, приказывает зрительной коре усилить «выделение средств» на запоминание нужного объекта.

В опыте участвовали 11 человек, каждый проходил сессию в МРТ. На экране перед ними появлялись две цветные линии (в левой и правой части); заранее сообщалось, какая сторона важнее (будет проверяться чаще). После исчезновения линий участники должны были ждать 12 секунд, а затем быстро взглядом указать, где была нужная линия. Глазные трекеры регистрировали точность воспоминания. В большинстве случаев проверяли «важную» линию, иногда — «второстепенную».

Результаты предсказуемы: важная линия запоминалась лучше, взгляд попадал ближе к цели и реакция была быстрее. Искусственная модель — на основе теории вероятностного кодирования — позволила подсмотреть, как точно мозг помнил местоположение приоритетных и неважных объектов. Оказалось, мозг поднимает «гейн» для важных воспоминаний, то есть усиливает нервную активность при их кодировании.

Интересно, что увеличенная «гейн» в зрительной коре резко снижала количество ошибок. А если мозг «сомневался» (нейроактивность была шумной), человек медлил и часто ошибался — связь между уверенностью мозга и реальным поведением подтверждена прямо-таки священной печатью науки!

Особый вклад в приоритизацию памяти сыграла специфичная область лобной коры — верхняя предцентральная борозда. Её активность возрастала на фоне работы с важными объектами и предсказывала быстроту реакции. Были отмечены и другие соучастники — участки теменной и височной долей, ответственные за внимание и зрительный анализ.

Авторы отмечают ограничения работы: мало испытуемых (всего 11), да и задачи были крайне искусственными — два объекта на пустом экране мало похожи на реальный хаос жизни. Кроме того, не удалось напрямую измерить поведение отдельных нейронов. Но даже при оговорках ясно: рабочая память — не ведро с дыркой, а гибкая система, которая умеет отдавать приоритет тому, что реально важно. Мозг не устаёт красноречиво повторять: «Вся власть — фронтальной коре!»

Главный автор — Хсин-Хунг Ли, команда: Томас Си. Спрагу, Аспен Х. Ю, Вэй Цзи Ма и Клэйтон И. Кёртис. Статья: «Нейронные механизмы распределения ресурсов памяти».