Дыхание и память: прямая взаимосвязь

Ритмы мозга у людей записывали с помощью электродов, прямо в мозг и вживлённых; эти ритмы сопоставляли с результатами психологических экспериментов и дыхательным ритмом: участникам эксперимента показывали серию картинок, а потом просили вспомнить, что они видели. Оказалось, что увиденное на вдохе вспоминается лучше. (То же самое происходит и с распознаванием эмоций.)

В другой статье, опубликованной в прошлом году, на примере мышей говорилось о том, что дыхание организует во сне обмен информацией между центрами памяти.

И вот сейчас в Nature Communications сотрудники Медицинского университета Хёго пишут как будто о том же самом — о том, что память зависит от дыхания.

Но в их экспериментах подход был другой: исследователи использовали генетически модифицированных мышей, у которых можно было произвольно стимулировать нейроны дыхательного центра в продолговатом мозге. На мышах использовали оптогенетические методы, о которых мы много рассказывали: нужные нейроны снабжают светочувствительным белком, потом туда, где расположены эти нейроны, подводят оптоволокно, и дальше импульсами света понуждают нервные клетки генерировать импульсы или, наоборот, понуждают их успокоиться и ничего не генерировать.

Мышей с оптогенетическим дыхательным центром проводили через тесты на память. Тесты были разные, в одних мышам нужно было запомнить какой-нибудь предмет, в других их просто пугали, и им нужно было запомнить обстоятельства страха. В тот момент, когда мыши должны были что-то запомнить, у них сбивали дыхательный ритм, вызывая кратковременное апноэ. Мозг не успевал почувствовать сбой в кровоснабжении, но в памяти у мышей ничего не откладывалось — даже тогда, когда их пугали.

Исследователи пишут, что сбой в дыхательном центре влиял на то, как работают нейроны гиппокампа, одного из главных, как мы знаем, центров памяти: нейроны в нём продолжали генерировать импульсы, однако в своей активности они не складывались в характерные кластеры, от которых зависит фиксация информации.

Манипулируя дыхательным центром, можно ускорить дыхание или замедлить, сделать его более глубоким и т. д. Оказалось, что тот или иной рисунок дыхания может стимулировать память или, наоборот, подавлять её; например, при замедленном дыхании память начинала работать хуже. Здесь, конечно, есть большой соблазн перейти к практическим рекомендациям, однако не стоит забывать, что эксперименты ставили на мышах, а мы от мышей всё-таки сильно отличаемся и размером мозга, и сердечным ритмом, и ритмом дыхания. Хотя не исключено, что проблемы с памятью можно будет в перспективе лечить дыхательными упражнениями, подобранными для конкретного мозга в соответствии с его особенностями.

Вообще же на примере памяти и дыхания хорошо видно, сколько на самом деле в науке нужно усилий, чтобы твёрдо установить ту или иную закономерность. Пусть у нас есть результаты экспериментов на людях, нам всё равно нужны модифицированные мыши для лучшего понимания происходящего в мозге, и уже от мышей мы потом снова должны будем вернуться к людям, чтобы скорректировать более ранние выводы и отделить в них человеческие частности от более общих нейробиологических феноменов.

Автор: Кирилл Стасевич

Источник