[16].
Если подумать, не такая уж это и странная точка зрения: наша способность хранить прошлое и вызывать его в памяти в виде живых картин и правда нечто волшебное. У каждого из нас в черепной коробке есть личный театр, безостановочно показывающий спектакли — всегда в чуть иной интерпретации, а иногда и с другим актерским составом. Хотя сегодня мы знаем, что все наши мысли и чувства — это активность клеток мозга, по-прежнему уму непостижимо, что почти вся жизнь умещается в этом сером веществе. Множество чувств, а также переживаний — прекрасных, печальных, любовных, страшных — прячутся у нас в извилинах в виде электрических импульсов, доступных только нам. Даже у тех, кто пережил одно и то же событие, воспоминания будут совсем разными.
Но что именно представляет собой след памяти в мозге и поможет ли он нам лучше понять ее? Воспоминания абстрактны, как состояния и эпизоды: в голове мы можем пережить их заново, но фактически это укрепившиеся связи между нервными клетками. Воспоминания — вещь очень сложная. Это не только сведения, необходимые для победы в викторине, отдельные факты, которые мы вычленяем из тысяч других более или менее релевантных результатов поиска, обнаруженных в долговременной памяти. А теперь окунитесь в воспоминание о пережитом событии, оживите его в своих мыслях, вспомните все свои впечатления. Вы словно видите произошедшее на внутреннем киноэкране? Слышите звуки, голоса? Видите улыбку и глаза того, с кем беседуете? Жаркий летний день — вы сидите на пляже, а волны плещутся о гладкие камни? А еще запахи! В отличие от фильма, вы чувствуете ароматы: булочки с корицей или летний ветерок, гнилые водоросли на отмели или подгоревшие на гриле сосиски у компании неподалеку; можно даже ощутить соприкосновение воды и кожи, когда вы прыгаете в море. Все эти впечатления порхают по мозгу во время процесса вспоминания. Невозможно рассказать о воспоминании, лишь указав несколько связей в мозге. Его необходимо испытать самому.
Однако поиск следов памяти ученые не прекращают с момента обнаружения нейронов, то есть со времен Аристотеля и его восковых табличек. Их еще называют энграммами, то есть записями, и для занимающихся вопросами памяти ученых они стали своего рода священным Граалем. Энграммы позволят нам познать устройство самого мозга. С помощью аквалангистов мы пытаемся нащупать ту самую рыболовную сеть — нейронную сеть воспоминаний. Но каждая из ячеек сети прикреплена к другой, и физически эти связи расположены в мозге. Обнаружить их и понять, из чего они состоят, — вот предпосылка для понимания механизмов памяти. До 1960-х гг. это никому не удавалось.
Дело решил один счастливый кролик: Терье Лёмо первым обнаружил след памяти, самый мелкий элемент воспоминания, — в мозге кролика. Сейчас Терье почетный профессор медицины в Университете Осло и специализируется на физиологии, то есть науке о функционировании организма.
«Более всего мне интересно, как работает наше тело. Мне было недостаточно просто описать мозг», — говорит он.
В 1966 г. ученый склонился над тем счастливым кроликом, который жил в деревне, пасся на лужайке с клевером, и тревог в его жизни было очень мало — если они вообще были. В руках Лёмо кролику, напротив, пришлось здорово понервничать: ему дали наркоз, в черепе проделали довольно крупное отверстие, над ним склонился ученый с крошечными электродами.
«Мы давали кроликам наркоз, а затем убирали часть мозговой коры — так, чтобы был виден гиппокамп. Затем выливали сверху теплый чистый парафин. Благодаря этому мы видели четкую картину, все элементы которой оставались на своих местах, а парафин сохранял влажность и температуру, и во время эксперимента мозг по-прежнему работал. Мы проделали своего рода окошко к гиппокампу».
Прежде всего ученый хотел увидеть, что произойдет, когда он подаст в мозг слабые электрические импульсы — гиппокамп не представлял для него особого интереса, просто эту часть мозга было проще наблюдать. В отличие от очень сложной по строению коры головного мозга, гиппокамп имеет довольно простую и более понятную структуру, к тому времени уже неплохо изученную.
В то время Терье Лёмо работал у профессора Пера Андерсена — тот обнаружил внезапно возникающие в мозге волны сигналов. Ни профессор Андерсен, ни кто-либо еще не знали, что означали эти сигналы. Терье Лёмо решил изучить этот вопрос подробнее, и тут в игру вступил счастливый, но, увы, вскорости погибший кролик. С помощью маленького электрода Терье Лёмо отправлял слабые импульсы от одного участка мозга кролика в гиппокамп — там он измерял сигналы маленьким приемником.
Обнаруженное молодым ученым явление поражало воображение и никем ранее описано не было. Когда он пропускал электрические импульсы через гиппокамп кролика в виде небольшой очереди повторяющихся сигналов, ответ на другом конце постепенно становился более четким: принимающей сигнал клетке со временем требовалась более слабая стимуляция.
Вероятно, это можно назвать своего рода обучением: словно нервная клетка помнила, что ей необходимо отправить импульс, когда она получала информацию именно от этого нейрона! Как будто один из нейронов вначале настойчиво убеждал ее отправить сигнал: «Давай, давай, давай, марш!» Когда команда прозвучала много раз, через какое-то время клетка отправляет сигнал уже после спокойного «Марш». И реакция сохранялась на некоторое время. В мозге происходило какое-то заметное изменение.
Ученый обнаружил лишь крошечный кусочек воспоминания, микроскопический след памяти. Сейчас эту реакцию называют долговременной потенциацией — в некоторых соединениях между нейронами мозга образуется след. Одновременно в Университете Макгилла в Канаде исследователь мозга Тим Блисс, находившийся на расстоянии многих тысяч километров от Лёмо, тоже пытался выяснить, что представляет собой память на клеточном уровне. Но ему не хватало доказательств того, что прочные связи между нейронами как-то связаны с воспоминаниями. И тут Терье Лёмо совершенно случайно открыл явление долговременной потенциации! Тим Блисс поехал в Осло, и в 1968–1969 гг. эти ученые провели ряд экспериментов — они стали материалом для научной статьи 1973 г. В статье говорилось о том, что происходит в мозге на микроуровне, когда у нас в голове образуется воспоминание[17].
Следующие 20 лет на статью почти никто не обращал внимания — тогда наука просто не была к ней готова и ее результаты просто не с чем было связать. Но именно эта статья заложила основы для многих современных исследований, посвященных памяти. Сегодня нам известно больше: каждое воспоминание состоит из множества подобных соединений, и одна нервная клетка способна участвовать в образовании сразу нескольких связей. Сами воспоминания — это огромные сети связей между нейронами. Во время запоминания между нейронами возникают новые связи: они включаются и отключаются, передают или не передают сигнал, тем самым формируя определенную схему.
Гиппокамп не способен хранить все, что нам необходимо запомнить, — информация рассредоточивается по коре головного мозга. Воспоминание созревает долго, пока в мозге устанавливаются все те сложные связи, из которых оно состоит: запахи, вкусы, звуки, атмосфера, сама картинка.
«Сон необходим для консолидации (то есть перехода в долговременную форму) памяти. Мы предполагаем, что, когда спим, мы пропускаем через себя события дня, чтобы закрепить в коре. Но под воздействием стресса этот процесс нарушается — нейроны не передают сигнал так, как положено. Через несколько лет я попытался повторить эксперимент с другими кроликами, и у меня ничего не получилось», — рассказывает Лёмо.
В первый раз ему повезло: вероятно, кролики были вполне довольны и находились в расслабленном состоянии. Во время второго эксперимента кролики испытывали очень сильный стресс, и поэтому нейроны мозга работали не так, как полагается. Другими словами, с подопытными животными необходимо обращаться бережно — только тогда они подарят нам новые знания. То же самое происходит и в организме человека: когда мы испытываем стресс, мы запоминаем информацию не с той же легкостью, как когда мы расслаблены и довольны.
Почти одновременно с работой Лёмо, в 1971 г., произошло еще одно открытие, касающееся следа памяти. Профессор лондонского Университетского колледжа Джон О’Киф обнаружил в гиппокампе клетки, которые помнят определенные места[18]. Например, в гиппокампе есть клетки, которые активируются только тогда, когда мы сидим на определенном стуле — а не на еще каком-то в той же самой комнате. Значит, задача этих клеток — помнить, где мы находились в каждый конкретный момент времени. А если, например, мы помним место само по себе — это считается воспоминанием? В 2014 г. норвежские психологи Май-Бритт и Эдвард Мосер вместе с О’Кифом получили Нобелевскую премию по медицине. Награду им принесла работа, в которой они расширили исследования О’Кифа и вышли за пределы гиппокампа. Они исследовали область, которая связывает гиппокамп с прочими отделами мозга, — энторинальную кору. Для эксперимента супруги Мосер выбрали крыс. Оказалось, что, когда животные свободно исследовали новую территорию, активировались клетки именно этой части мозга.
Крыс с вживленными электродами поместили в клетки. Каждый нейрон реагировал не на одну пройденную крысой точку, как нейрон места, а на несколько. Разве не странно, что клетка помнит не только одну точку конкретной области? Но, когда супруги Мосер отметили точки, в которых клетка подавала сигнал, на экране компьютера они увидели правильный шестиугольник. Чем больше крысы перемещались по клеткам и лабиринтам, тем четче на компьютере вырисовывались пчелиные соты: одна клетка — один шестиугольник. Так выстраивается система координат.
«Мы сначала списали происходящее на неполадки с техникой, — рассказывает Эдвард Мосер. — Увиденная нами картина была слишком идеальна, чтобы быть реальной»