Жизненный цикл воспоминания
У любого воспоминания в нашей памяти есть свой жизненный цикл. Перед тем как стать воспоминанием, информация поначалу поступает в мозг в виде опыта, полученного нами в ощущениях, затем обрабатывается сенсорными системами мозга и уже оттуда попадает в гиппокамп.
На первом этапе формирования памяти поступающая информация кодируется внутри гиппокампа в памятный след [14]. Разрозненные элементы происходящего соединяются в объединенное представление, отдельные люди, их реплики и действия, звуки, объекты и запахи составляются в цельный эпизод, который хранится в гиппокампе и связанных с ним отделах. Затем памятный след проходит этап консолидации – с течением времени некоторые детали стираются из памяти, остальное прочнее закрепляется в сети воспоминаний.
Именно в гиппокампе информация, поступающая в мозг, кодируется, чтобы преобразоваться в памятный след.
Наиболее яркие и значимые воспоминания могут оставаться с нами на долгие десятилетия или даже на всю жизнь. Некоторым воспоминаниям уготована другая судьба – самые важные их элементы утратят связь со временем и местом и станут частью сети наших знаний и представлений, переместившись из эпизодической памяти в семантическую.
Воспоминания не любят храниться без дела – от этого они слабеют, теряют точность и постепенно забываются. В памяти выживают и надолго остаются только те, которыми мы регулярно пользуемся, то и дело извлекая из памяти и активируя памятный след. Те воспоминания, которые мы не используем, постепенно стираются из памяти и в какой-то момент могут бесследно исчезнуть – этот процесс, как нетрудно догадаться, называется забыванием.
Кодирование
На этапе кодирования из разрозненных впечатлений формируется общий памятный след – впоследствии он может исчезнуть или глубоко впечататься в память. Чтобы такой след мог сформироваться, первоначально вся воспринимаемая информация, поступающая от органов чувств, преобразуется во внутреннее представление, которое мы пытаемся каким-то образом интерпретировать и осмыслить. На этом этапе к памятному следу иногда подключаются элементы того, что мы уже знали до этого, если они имеют отношение к нашим нынешним намерениям и переживаниям. Затем такое внутреннее представление преобразуется в устойчивый след, который позволяет первичному впечатлению всплыть на поверхность сознания в любой момент, когда это понадобится, – формируется энграмма [14].
Пациенты с повреждениями в обеих височных долях, которые, как и Генри Молисон, страдают от антероградной амнезии и не могут запоминать информацию, могут при этом активно участвовать в беседе и приводить аргументы или рассказывать истории, имеющие отношение к теме разговора. То есть первая стадия кодирования воспоминания – формирование памятного следа с включением элементов прошлого опыта – у них проходит вполне нормально. Но устойчивости такой памятный след так и не приобретает: едва целостное представление о предмете текущего разговора перестает быть активным и выпадает из сознания, оно тут же исчезает, не закрепляясь внутри поврежденной сети гиппокампа.
Однако и у здоровых людей не вся информация, которая попадает в гиппокамп, становится впоследствии воспоминанием.
Большинство впечатлений, ощущений и новых фактов, с которыми мы сталкиваемся в течение дня, канет в Лету.
Как мозг проводит процесс отбора и решает, какую информацию стоит запомнить, а что можно предать забвению? Существуют факторы, которые могут повлиять на то, впечатается ли наш новый опыт в память или нет.
Во-первых, мы гораздо лучше запоминаем информацию, которая хорошо согласуется со знаниями и фактами, которые уже хранятся в нашей голове [12]. Если человек придерживается научной картины мира, он вряд ли запомнит обстоятельства, которые не очень-то согласуются с его взглядами, и, наоборот, мистик будет игнорировать научные объяснения тех фактов, которые представляются ему Провидением или знаками Вселенной. Если мы искренне восхищаемся человеком, то, скорее всего, пропустим информацию, что он повел себя нетактично в какой-то ситуации, но если этот тип давно нам не нравился, его некрасивый поступок станет неопровержимым подтверждением подозрений и наверняка отложится в памяти. Информация, которая хорошо согласуется с тем, что мы считаем верным, легко встраивается в уже существующие в нашей голове схемы и становятся еще одним доводом в пользу правоты и правильности того, что мы понимаем о мире.
Кроме того, люди гораздо лучше запоминают эмоционально окрашенные события – неважно, приятные или тяжелые чувства будут связаны с воспоминанием. Эмоции – один из лучших индикаторов важности происходящего. То, что вызывает бурю эмоций, скорее всего, может здорово повлиять на нашу жизнь, поэтому такая информация играет особую роль и прочно врезается в память. При этом мы не только лучше запоминаем сам факт произошедшего: такие воспоминания содержат больше подробностей, включая нейтральные (например, цвет футболки, человека, который нас обидел, или что было изображено на плакате за его спиной).
Эмоции вызывают выброс нейромедиатора норадреналина, который активирует миндалевидное тело [15]. Миндалина – это один из главных эмоциональных центров нашего мозга, она находится в непосредственной близости от гиппокампа. Такое соседство вряд ли случайно.
Стоит миндалине возбудиться, она начинает дополнительно активировать гиппокамп, усиливая связи внутри нейронной сети, которая потом сформирует воспоминания. Умеренный стресс на короткое время способен улучшить наши способности к запоминанию, но хронический ухудшает память и снижает объем серого вещества в гиппокампе. Одна из причин такого эффекта – эксайтотоксичность: длительное перевозбуждение нервных клеток приводит к тому, что они начинают гибнуть[40].
Еще один важный фактор, облегчающий запоминание, – новизна. В новой обстановке люди лучше усваивают материал, который необходимо запомнить. Вероятно, новизна создает временное окно, когда обучение происходит более эффективно, – вполне возможно, что не последнюю роль здесь играет дофамин, выделяющийся в ответ на новизну [12].
Консолидация
Когда мы активно получаем новые впечатления, они укладываются в отдельные памятные следы, которые поддерживаются в гиппокампе в основном за счет изменения активности в уже существующих сетях нервных клеток. Затем наступает стадия консолидации – связи между нервными клетками, где хранятся отдельные элементы памятного следа, перестраиваются и укрепляются. Теперь запоминание полагается не только на электрическую активность, которая может в любой момент исчезнуть. Во время консолидации изменения становятся физическими: на мембране нейронов появляются новые рецепторы к сигнальным веществам, образуются новые синапсы между нейронами (или, наоборот, исчезают уже существовавшие синапсы), новые нейроны встраиваются в существующие нейронные сети и меняют их работу [16].
Воспоминания чаще всего закрепляются во сне. Именно поэтому перед экзаменом лучше всего хорошенько выспаться!
Закрепление воспоминания чаще всего совершается во сне, но может происходить и просто во время перерывов от активной деятельности, когда мы расслабляемся и отдыхаем. Во время консолидации из памятного следа пропадают мелкие детали, отсеивается лишнее, и только самое важное, что было в определенном эпизоде, попадает на долгое хранение.
Сон – один из самых эффективных способов закрепить в памяти нужную информацию. Когда мы спим, ничто не мешает процессу, лежащему в основе консолидации памяти, – проигрыванию нейронной активности в гиппокампе [17]. Фактически во сне гиппокамп воспроизводит активность, которая проявлялась в нем, пока мозг учился чему-то новому.
Как всегда, пронаблюдать этот процесс вживую ученые смогли в исследованиях на животных. Крыс обучают ориентироваться в лабиринте, одновременно записывая активность клеток гиппокампа, отслеживающих перемещения животного. Чтобы крыса могла как следует запомнить правильный путь в лабиринте, ей нужно поспать. Пока крыса спит, мозг меняет соединения между нейронами, закрепляя выученный материал в памяти; при этом в гиппокампе регистрируется та же активность, что и в момент обучения наяву, только в более быстром темпе. Если разбудить крысу, когда гиппокамп занят проигрыванием событий или заблокировать эту активность, крыса не выучит маршрут в лабиринте и будет справляться с задачей хуже, чем напарницы, которым дали выспаться, не вмешиваясь в работу мозга. Такое проигрывание активности в гиппокампе активирует всю сеть нейронов, формирующих памятный след, в том числе за пределами системы гиппокампа, постепенно усиливая связи между нейронами, образующими энграмму [18].
По мере того как память консолидируется, активность гиппокампа становится все менее важной; воспоминание постепенно «переезжает на постоянное место жительства» в разные отделы коры больших полушарий. Благодаря этому перемещению из гиппокампа в новую кору воспоминания, которые сформировались достаточно давно, уже не зависят от гиппокампа и сохраняются даже в том случае, когда он поврежден или вообще вырезан из мозга, как произошло в случае Генри Молисона. Семантическая часть воспоминания (отвечающая на вопрос «ЧТО», очищенный от «ГДЕ» и «КОГДА») встраивается в сеть наших знаний, которую формируют связанные между собой идеи и факты.
Жизненный цикл воспоминания в мозге: свежие воспоминания собирает воедино гиппокамп, а старые не зависят от его активности
Когда люди играют в ассоциации, они мысленно перемещаются по узлам этой сети от одной точки к соседней, и подчас маршруты получаются весьма причудливыми: некоторые объекты и идеи в нашей голове связаны очень нетривиальным образом. Однако большинство людей, особенно если их объединяют общая культура и занятия, назовут очень похожие ассоциации к определенному слову. Люди очень похожи друг на друга – благодаря этому мы легко находим общий язык, понимая собеседников с полуслова.
Извлечение
Нельзя сказать, что извлечение воспоминаний из памяти – это простой пассивный процесс. Каждый раз, когда нам нужно что-то вспомнить, мы заново воссоздаем воспоминание из отдельных элементов памятного следа, которые могут храниться в самых разных уголках коры головного мозга.
Всякий раз, когда мы обращаемся к информации, хранящейся в памяти, памятный след усиливается и связи между отдельными нейронами внутри энграммы укрепляются. Один из эффективных способов лучше запомнить какую-то информацию – время от времени проверять себя и свою память, стараясь не упускать важных деталей (или делать перерывы в обучении, возвращаясь к материалу день за днем или даже с перерывом в несколько дней – это работает по тому же принципу).
Извлекая воспоминания, мы опираемся на контекст, в котором это происходит. Одну и ту же историю мы совершенно по-разному расскажем маме, начальнику и закадычному другу: отличаться могут не только акценты и стиль повествования – в зависимости от ситуации могут пропадать и появляться отдельные элементы воспоминания.
Воспоминания – это вовсе не цельная сущность вроде файла на компьютере.
Файлы занимают определенное место на жестком диске, имеют фиксированный размер и расширение. Где бы и когда бы мы ни открыли файл, он будет одним и тем же (конечно, если есть подходящая программа, которая умеет его читать). С воспоминаниями не так: мы храним их как сеть разрозненных деталей и каждый раз, когда нужно что-то вспомнить, заново реконструируем события, собирая в основном те части, которые нужны сейчас. Скажем, если нужно рассказать мастеру о поломке телефона, человек скорее будет концентрироваться на технических деталях, которые помогут понять, что же произошло; рассказывая о проблемах с телефоном друзьям – описывать свои эмоции или то, как сломанный телефон перечеркнул все рабочие дела или планы на выходные.
Воспоминания хранятся в мозге не «одним файлом», а в виде разрозненных деталей.
При извлечении воспоминаний другую роль играет и контекст ситуации: нам легче вспомнить то, что хотя бы частично воспроизводит обстоятельства, в которых мы эту информацию запоминали. Места, запахи, образы, звуки, настроение – любая из деталей может помочь пробудить воспоминание к жизни. Мозг активно использует такие подсказки при работе с воспоминаниями, и в этом определенно есть смысл: если что-то произошло в каком-то месте или при встрече с некоторыми людьми, вполне вероятно, что в будущем случится нечто похожее, и учитывать прошлый опыт в такой ситуации не помешает. Эту способность извлекать все воспоминание целиком по любому из элементов памятного следа обеспечивает гиппокамп – он удерживает связи между отдельными кусочками внутри воспоминания [19].
Как определяется контекст? Благодаря работе медиальной префронтальной коры (мПФК), тесно связанной с гиппокампом: она напрямую получает оттуда информацию и отправляет сигналы обратно. Взаимоотношения в паре мПФК – гиппокамп можно объяснить с помощью метафоры железнодорожного сообщения. Гиппокамп отвечает за формирование и хранение отдельных воспоминаний, укладывая рельсы, которые могут перенести нас в прошлое, к событиям конкретного эпизода; мПФК способна переводить стрелки между многими путями, пересекающими ландшафт нашей памяти.
Медиальная ПФК улавливает и отбирает определенные аспекты нашего опыта, которые формируют контекст, объединяющий некоторые ситуации: одни и те же участники событий, общее место или время или же набор правил, которым можно руководствоваться при принятии решений [20]. Таким образом обеспечивается стратегический контроль при извлечении воспоминаний, определяющий, что конкретно может пригодиться прямо сейчас с учетом наших намерений и того, как мы воспринимаем ситуацию. Гиппокамп способен извлекать воспоминания самостоятельно, без участия мПФК, но именно последняя обеспечивает избирательное извлечение воспоминаний, соответствующих ситуации.
Тесные двусторонние связи обеспечивают плотный обмен информацией между гиппокампом и мПФК, выделяя в повседневных событиях похожие сценарии, происходящие при известных обстоятельствах. Благодаря этому в мПФК формируются некие правила, которыми мы чаще всего руководствуемся в определенном контексте. Как только мы попадаем в такой контекст – дом, рабочее место или магазин, – гиппокамп отправляет информацию в мПФК, которая определяет режим действий в знакомой ситуации, подавляя другие воспоминания и режимы действия, не соответствующие контексту. Благодаря этому мы обычно легко собираем в корзину стандартный набор регулярно покупаемых продуктов, но почти наверняка забудем о батарейках или лампочке, которые обновляются не чаще раза в полугодие. Редко приобретаемые товары просто не попадают в привычный контекст и алгоритм действий в магазине.
При сильном стрессе извлечение воспоминаний может представлять большую сложность: трудно вспомнить даже то, что хорошо знаешь.
Стресс – еще один фактор, влияющий на извлечение воспоминаний. Когда сильно нервничаешь, сложно вспомнить то, что вообще-то хорошо знаешь, причем это касается не только людей, но и крыс [15].
Если в эксперименте исследователи заставляют крыс нервничать, те хуже справляются с выученными задачами – им трудно вспомнить правильную последовательность действий. Происходит это потому, что активированная миндалина мешает нормальной работе гиппокампа: если ее активность заблокировать, проблемы с памятью исчезают (по крайней мере, у крыс). В таком случае эффект стресса временный: когда мы успокаиваемся, память перестает подводить и можно снова нормально ею пользоваться (хоть это и слабое утешение для тех, кто боится экзаменов, публичных выступлений и собеседований, где как раз требуется быстро вспоминать то, что сейчас нужно сказать).
Реконсолидация
Каждый раз, когда мы редактируем файл на компьютере, в системе появляется отметка о том, когда были внесены последние изменения. С воспоминаниями, конечно, опять все иначе: они могут меняться незаметно для человека. Этот процесс называется реконсолидацией.
Вспоминая информацию, мы заново реконструируем ее из отдельных элементов, хранящихся в разных уголках нашего мозга. Что получится на выходе, зависит в том числе и от того, в каких условиях и с какой целью нам приходится вспоминать информацию. В момент активации энграмма, которая лежит в основе воспоминания, может видоизменяться, теряя старые элементы или включая в себя новые. Когда извлечение воспоминания совпадает с другими событиями, посторонняя информация нередко встраивается в существующее воспоминание. В результате оно обрастает чужеродными элементами, которых не было в исходном эпизоде. Мы не так часто обращаем на это внимание, перебирая собственные воспоминания, но иногда такое можно заметить у других людей, когда история, случившаяся с рассказчиком, постепенно превращается в байку, обрастая все новыми невероятными подробностями.
Процесс реконсолидации, по-видимому, лежит и в основе ложных воспоминаний: когда человек конструирует воспоминание о событии, которого в реальности не было. Если постараться, вызвать ложные воспоминания не так уж сложно: в зависимости от того, как проводить эксперимент, от четверти до половины людей можно убедить в том, что в их детстве было событие, которого на самом деле никогда не случалось [21, 22].
Забывание
Большинство воспоминаний задерживаются в нашей памяти ненадолго и вскоре исчезают. Раньше считалось, что забывание – это скорее пассивный процесс: время постепенно стирает памятный след, разрушая связи между отдельными клетками, формирующими энграмму. Однако оказалось, что в мозге активно идут процессы, ускоряющие забывание, – если их отключить, воспоминания сохраняются значительно дольше [16].
Если подумать, в забывании есть определенный смысл: если в мельчайших подробностях помнить все, что с нами происходило, мозг будет просто завален лишними воспоминаниями, и это наверняка здорово осложнит работу с информацией.
Поначалу мозг не знает, какая информация важна, а какая нет, поэтому на первых порах он сохраняет ее как можно больше, но затем большую часть забывает. Забывание работает как фильтр, отсеивая информацию, которая оказалась неважной (или показалась таковой нашей психике – внутри мозга работает своя внутренняя логика организации всех процессов, она оттачивалась в процессе эволюции и направлена прежде всего на то, чтобы избегать угроз и получать ресурсы, обеспечивающие процветание нам и ближайшим сородичам).
Большинству из воспоминаний суждено со временем стереться из памяти (если только мозг не посчитал их важными).
Когда контакт между двумя нейронами не активен, он вскоре исчезает – для этого внутри нейронов есть специальные белки, разрушающие молчащие синапсы. Если искусственным образом заблокировать работу этих белков, мыши будут сохранять воспоминания намного дольше. Если, наоборот, усилить работу этой системы, мышь будет почти сразу забывать то, что выучила.
Другой механизм забывания – нейрогенез, то есть образование новых нейронов в мозге. С одной стороны, он важен для сохранения новых воспоминаний; однако новые нейроны снижают стабильность старых, уже сформированных. Новые нейроны встраиваются в существующую сеть и нарушают работу старых энграмм. При этом сильнее всего повреждаются свежие воспоминания, а старые не так подвержены разрушению. Вероятно, это происходит потому, что более старые воспоминания перемещаются из гиппокампа в новую кору на долговременное хранение, где их не так-то просто потревожить. Нейрогенез проявляет свой эффект намного медленнее, чем белки, разрушающие синапсы: требуется по крайней мере несколько недель, чтобы вновь образованные нейроны проросли в существующие, но неактивные энграммы, нарушив извлечение воспоминаний.
Что происходит с информацией, которую мы какое-то время помнили, а потом забыли? По-видимому, она не исчезает бесследно, и какие-то ее фрагменты остаются в нервной ткани не доступными для извлечения. Однако люди и животные гораздо быстрее выучивают материал, который учили когда-либо до этого: энграмма словно занимает уже знакомое, но опустевшее место. Возможно, когда что-то забываем, мы просто теряем ключи доступа к информации, которая в каком-то виде продолжает храниться в нейронной сети [23].