Крысы научились «отматывать время» назад: доказано, что они мысленно пересматривают прошлое, как фильм

Исследователи из Университета Индианы зафиксировали у лабораторных крыс форму эпизодической памяти в масштабе и сложности, которые раньше не удавалось убедительно показать ни в одном эксперименте. Речь идет не о простом запоминании отдельных стимулов, а о способности восстанавливать целые цепочки событий с учетом их порядка, условий получения информации и окружающей среды. Такие механизмы обычно связывали с человеческим мышлением, личным опытом и восприятием времени.

В когнитивной науке различают несколько типов памяти. Семантическая отвечает за знания в виде фактов, значений и понятий. Эпизодическая работает иначе: она связывает события с контекстом, последовательностью и ситуацией, в которой они произошли. Именно такой тип обработки информации и удалось показать в экспериментах на крысах, причем не в упрощенном виде, а в форме сложных последовательных реконструкций.

Исследование возглавил профессор психологических и нейробиологических наук Джонатан Кристал из Колледжа искусств и наук Университета Индианы. Его группа давно изучает, какие сложные когнитивные процессы можно воспроизводить в экспериментах на животных. Новые данные показывают, что крысы способны не просто помнить события и их порядок, но и связывать информацию с конкретной обстановкой и способом ее получения. Такой уровень организации памяти выходит далеко за рамки обычного обучения и условных рефлексов.

Результаты работы создают основу для более глубокого изучения биологических механизмов памяти, включая нейронные сети, участвующие в формировании и восстановлении воспоминаний. Кроме того, эти данные важны для исследований нарушений когнитивных функций, связанных с нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера и различные формы деменции. Отдельное значение имеет и эволюционный аспект: сложные формы памяти, судя по результатам, появились значительно раньше в развитии нервной системы и не являются исключительно человеческой особенностью.

Экспериментальная схема опиралась на развитое обоняние крыс. Ученые использовали большую коллекцию запахов, несколько специально созданных пространственных сред и многоэтапную систему тестирования. Животным предъявляли последовательности крышек с ароматами, каждая серия формировалась в отдельной обстановке, которая служила контекстом запоминания. В ходе обучения крысы усваивали, что им нужно будет восстановить определенный элемент последовательности, опираясь не только на порядок, но и на условия, в которых была получена информация.

В каждом эксперименте использовались две независимые цепочки запахов, сформированные в разных средах. После этапа запоминания животных переносили в специальные зоны проверки, каждая из которых была связана с конкретной средой формирования информации. Там крысам предлагалось найти третий с конца элемент последовательности. Длина серий случайным образом менялась от 4 до 11 стимулов, что исключало возможность простого подсчета. Чтобы получить пищевое вознаграждение, животным приходилось мысленно восстанавливать всю последовательность событий.

На первом этапе крысы научились связывать среду запоминания с соответствующей зоной тестирования, даже если две последовательности предъявлялись подряд без паузы. Второй эксперимент усложнил задачу: теперь нужно было различать два разных третьих с конца элемента в зависимости от контекста, что требовало точного сопоставления среды и последовательности.

Третий этап добавил еще одну трудность. В обе серии были включены одинаковые запахи, но в разных позициях. В каждой последовательности один из них был целевым, а другой находился в другом месте. Несмотря на это, крысы правильно определяли нужный элемент, ориентируясь на сочетание контекста и порядка событий.

На четвертом этапе элементы списков стали предъявляться вперемешку, а животных постоянно перемещали между разными средами. Даже в таких условиях крысы продолжали находить правильный стимул, опираясь на контекст.

Финальный эксперимент включал временную паузу. После части предъявлений делался перерыв в 30 минут, после чего последовательности продолжались при сохранении чередования сред. Несмотря на временной разрыв и постоянные переключения, животные сохраняли структуру событий, связывали их с конкретными условиями и воспроизводили цепочки, разделенные длительным интервалом.

Ранее уже было известно, что крысы способны запоминать множество событий и их порядок. Новизна этого исследования в том, что теперь экспериментально показана способность связывать последовательность событий с пространственными и ситуационными условиями получения информации. Такой уровень интеграции памяти делает модель гораздо ближе к человеку и более пригодной для изучения сложных форм мышления.