[19].
Эти нейроны образуют одну решетку, а у соседствующих с ними клеток она чуть смещена: благодаря этому мы охватываем все точки пространства. У одних решеток ячейки очень мелкие, а клетки других реагируют на далеко расположенные друг от друга точки — для измерения расстояния ученым пришлось бы выйти на улицу. Без так называемых нейронов решетки мы не запоминали бы точки пространства и не осознавали текущее местоположение по отношению к тем местам, где мы были. Эти схемы мы «чертим» повсюду — неважно, идем мы, стоим или едем на машине.
«Мы запустили крыс в лабиринт с десятью ответвлениями — крысы снова „чертили“ системы координат, просто у каждого тоннеля они были свои. Мы предполагаем, что эти схемы сшиваются, и поэтому крысы помнят дорогу по лабиринту», — говорит Мосер.
Другие исследователи выявили ту же самую картину у пациентов с эпилепсией, которым предстояла операция. Предположения подтвердились: люди, как и крысы, любую местность превращают в схему в виде шестиугольника. Да мы все как пчелы! И весь мир предстает перед нами как шестиугольная сетка!
«Мы предполагаем, что в процессе эволюции млекопитающих это свойство появилось довольно рано, — рассуждает Эдвард Мосер. — По нашей версии, открытые нами нейроны решетки имеют важнейшее значение для эпизодических воспоминаний. Ведь невозможно иметь воспоминание без связи с некой точкой пространства».
Другие исследователи согласны с тем, что нейроны места и нейроны решетки выполняют особую функцию для эпизодических воспоминаний. Некоторые ученые идут в рассуждениях еще дальше и считают, что система, включающая гиппокамп и энторинальную кору, предназначена для того, чтобы наделить каждое воспоминание уникальным нейронным следом памяти, то есть сделать элементом сети воспоминаний. Возможно, когда-то ощущение пространства было первичной задачей для гиппокампа и энторинальной коры. Но эволюция внесла свои коррективы, и у ощущения пространства появилась новая функция: регистрировать все наши впечатления и сплетать их в единую сеть — так шестиугольная координатная система местности превратилась в рыболовную сеть воспоминаний с шестиугольными ячейками.
Недавно калифорнийским ученым удалось увидеть, как сети воспоминаний образуют контекстно-зависимую память в гиппокампе мыши. Как и Терье Лёмо, они проделали окошко к гиппокампу, к той его части, что носит название Cornu ammonis I, аммонов рог. Если смотреть на гиппокамп наискосок, он напоминает рожок, закручивающийся внутрь по спирали. И через крошечное окошко к колыбели воспоминаний калифорнийские ученые с помощью микроскопа рассмотрели, какие нейроны возбуждались, когда мышей помещали в различные условия. Они сделали три разные клетки, в каждой из которых сформировались разные воспоминания: круглую, треугольную и четырехугольную. У клеток отличались запахи, текстуры поверхностей и прочие свойства. Решающим фактором в эксперименте было то, насколько близкими по времени оказывались полученные впечатления. Ученые сравнивали две группы мышей. Половину отправили в треугольную клетку, а сразу после — в четырехугольную. Эти мыши за весьма короткое время побывали в двух разных клетках. Вторую половину мышей поместили в круглую клетку, а только через семь дней — в четырехугольную. Эта группа пережила два разных события — будем называть их эпизодическими воспоминаниями, — которые были разнесены во времени. Пока мыши исследовали клетки, ученые разглядывали в микроскоп активность нейронов в небольшом участке мозга. Каждая из трех клеток наложила свой отпечаток на активность клеток гиппокампа, то есть оставила четкое воспоминание. Стоит отметить, что эпизоды, оказавшиеся близко друг к другу по времени, вызвали активность частично совпадавших групп нейронов. Эпизоды соединились — не только во времени, но и в гиппокампе мышей. Во время эксперимента, когда между пребыванием в двух клетках прошла неделя, напротив, наблюдалась активность двух различных групп нейронов гиппокампа[20].
Исследователи объясняют это следующим образом: благодаря активности нейронов одной группы вызвать активность соседних нейронов проще. Образуется единая нейронная сеть. Таким образом, основную идею Алана Бэддели о контекстно-зависимых воспоминаниях продемонстрировала наблюдаемая в мозге картина — но не у мышей, совершающих погружение под воду, а благодаря погружению в кору их головного мозга.
Когда мы получаем новый опыт, находясь в особых условиях в каком-то особом месте, у нас в мозге образуется воспоминание, оно оказывается на коре и находится там до тех пор, пока мы не вызовем его в памяти. В каждом воспоминании не одна нейронная связь, а целые тысячи. Воспоминание — это нечто большее, чем долговременная потенциация, открытая Терье Лёмо.
Но как оно выглядит? Можно ли разглядеть сложно устроенное воспоминание — так же, как мы видим один след памяти? Перейдем от мозга кролика и крысы к мозгу человека: заглянем в него в тот момент, когда воспоминания оживают. К счастью, нам не нужно давать людям наркоз и вскрывать черепа, чтобы заглянуть в их воспоминания. В Университетском колледже Лондона профессор Элеонор Магуайр, психолог, одна из ведущих мировых экспертов в области памяти, создала своего рода прибор для чтения мыслей: для этого ей понадобился МРТ-сканнер и мозг добровольцев.
МРТ-сканнер делает снимки с помощью сильного магнитного поля. Все части тела реагируют на него по-своему — благодаря этому мы получаем их четкое изображение. Настроив МРТ-сканер определенным образом, мы увидим, например, уровень кислорода в крови, циркулирующей в области мозга. Так как кислород необходим для деятельности клеток, на снимке видны участки с наибольшей активностью. Так мы узнаем, какие области мозга наиболее активны, когда испытуемые запоминают информацию. Это называется «функциональная МРТ» (фМРТ): она демонстрирует работу мозга, тогда как структурная МРТ лишь показывает его строение. Видны и воспоминания: они светятся, как крошечные фонарики под толщей зеленой воды, озаряющие океан мелкими вспышками.
Но реально ли понять, о каких воспоминаниях думает человек? В лаборатории Элеонор Магуайр испытуемых помещали в МРТ-аппарат и просили вспомнить пережитые моменты. И благодаря МРТ-снимкам она буквально видела, что именно вспоминали испытуемые. Магуайр наблюдала активность гиппокампа, в то время как люди вспоминали эпизоды из прошлого, — каждое воспоминание имело уникальную схему активности. Она не могла прямо сопоставить снимки МРТ и воспоминания, однако компьютерная программа выучила связь между схемами активности головного мозга испытуемых и воспоминаниями испытуемых. Затем эта программа предоставляла информацию, какие МРТ-снимки и воспоминания соответствуют друг другу[21].
Чем не аппарат для чтения мыслей?
«Мы заранее договорились с испытуемыми, о чем именно они будут думать, находясь в МРТ-аппарате. Скажем так, это чтение мыслей по доброй воле», — говорит Элеонор Магуайр.
В данный момент она видит дорожки на виниловой пластинке, но саму музыку не слышит.
«Следующий этап — понять, о чем именно думают люди, не зная заранее варианты ответов. Но до этого еще далеко», — предупреждает она.
Так что чтение мыслей мы спокойно оставим научно-фантастическим фильмам и книгам.
Исследования Магуайр не сводятся к фиксированию воспоминаний по узорам на МРТ-снимке, напоминающим клетки на шахматной доске. Воспоминания — это большие и сложные структуры, они уникальны, и получить точную информацию о них можно лишь у их носителя. Но профессору Магуайр удалось выяснить, как со временем меняются следы памяти[22]. Ее исследовательская группа наблюдала за активностью гиппокампа испытуемых при определенном воспоминании: ее фиксировали в передней части гиппокампа у воспоминаний двухнедельной давности и в задней, если воспоминанию уже десять лет.
«Воспоминания состоят из мелких элементов полученного нами впечатления — собираясь в единое целое, они образуют воспоминание», — объясняет она.
«Когда воспоминания свежие, они легкодоступны и хранятся в гиппокампе, а мы с ходу представляем себе все произошедшее. Со временем воспоминания стареют, уходят в прошлое — их кусочки хранятся в разных частях мозга. Чтобы их оживить, нужна более сложная реконструкция. И благодаря гиппокампу отдельные элементы становятся цельной картиной».
Но что именно она видит, благодаря чему воспоминания оставляют уникальную «подпись» на МРТ-снимках? Элеонор Магуайр считает, что над каждым конкретным воспоминанием трудятся целые группы нервных клеток.
«Раз у каждого воспоминания есть уникальный рисунок, значит, информация о первом впечатлении по-прежнему есть, и она имеет отношение к биологическому следу памяти. Но разрешение МРТ-снимка крайне низкое, и потому мы видим только крупные группы нервных клеток, активирующихся одновременно».
«Важно изучать воспоминания на клеточном уровне, однако необходимо также уделить внимание и более крупным единицам. Даже хорошо, что воспоминания предстают перед нами в облаке активности. Нам приходится думать о них именно в таком ключе, ведь все-таки это не просто связь между двумя клетками — они устроены гораздо сложнее», — говорит Магуайр.
Элеонор Магуайр считает, что для эпизодических воспоминаний прежде всего важно место действия.
«Мелкие единицы, образующие воспоминание, сами по себе не имеют никакого значения, пока не помещаются в какую-то точку — туда, где разворачивались события».
Впечатление привязывается к системе координат и нейронам места, расположенным в гиппокампе, благодаря укреплению синаптических связей за счет долговременной потенциации. Так воспоминания встают на место у нас в голове.
«Мы надеемся, что наше открытие поможет раскрыть тайну болезни Альцгеймера. Задолго до появления других симптомов у пациентов с этим заболеванием искажается восприятие пространства,