Память – удивительное свойство человека. Конечно же, этим свойством обладают и животные, но в способности запоминать, хранить и воспроизводить огромные объемы детализированной информации эволюция продвинула людей далеко вперед. С другой стороны, каждому из нас знакомы ситуации, когда мы не вспомнили о чем-то важном или забыли то, о чем шла речь минуту назад. Как происходит запоминание и забывание? Попробуем разобраться в этом.

Пациент Г.М.

Первый значительный шаг к решению этой загадки был совершен всего 70 лет назад благодаря счастливому случаю. Вернее, злому року. В 1953 году в Хартфордскую больницу направили молодого человека, страдающего тяжелыми припадками эпилепсии. От лекарств пациенту становилось только хуже, и ему предложили прибегнуть к радикальным мерам. Канадские хирурги придумали способ бороться с недугом, удаляя часть гиппокампа. Эта область мозга представляет собойдва симметричных тельца, расположенных в височной части мозговых полушарий. В надежде усилить эффект от операции врач, у которого наблюдался молодой человек, решил пойти на эксперимент и удалил 2/3 гиппокампа вместо половины.

Пациент согласился. Неожиданный результат операции перевернул всю его последующую жизнь, вместе с тем положив начало многолетним исследованиям, составляющим основу современных представлений о том, как работает человеческая память. Молодого человека звали Генри Молисон; среди нейрофизиологов, изучающих память, он до сих пор известен как «пациент Г.М.».

Очнувшись, 27-летний Генри не помнил событий последних 2-3 лет и не мог запомнить никакой новой информации. Он постоянно забывал, где он находится, и каждый раз заново узнавал у медсестер, как пройти в уборную. При этом он мог помнить детали текущей ситуации или беседы, но стоило ему отвлечься или подумать о чем-то другом, тут же все забывал.

Случай стал настоящей сенсацией и привлек внимание всех специалистов, изучающих мозг. Вся последующая жизнь Генри Молисона была посвящена исследованиям и экспериментам, в которых он добровольно принимал участие ради того, чтобы мы могли лучше понимать, как устроена память, и разобраться, в чем же состояла роковая ошибка врачей, лишившая его способности запоминать.

Морской конек

Впервые продолговатую парную структуру в лимбической системе мозга, известную как гиппокамп, обнаружил итальянский медик и анатом Юлий Цезарь Аранци в середине XVI века. Он назвал ее в честь мифического морского чудища, напоминающего дельфина – ἱππόκαμπος, что буквально означает «морской конек» (кстати, вполне реальный, известный нам морской обитатель получит то же название значительно позже). На протяжении четырех сотен лет науке было толком неизвестно назначение этой части мозга. И лишь во второй половине XX века благодаря «пациенту Г.М.» ученые узнали, что гиппокамп играет ключевую роль в формировании и закреплении воспоминаний.

Наблюдая за Генри, они нашли подтверждение давнего предположения, что память может быть кратковременной (когда мы непродолжительное время удерживаем в поле своего внимания текущую информацию) и долговременной. Проводя аналогию с компьютерами, можно сравнить кратковременную память с оперативной, а содержание долговременной памяти – с информацией, сохраненной на жестком диске.

Однако компьютерная метафора не вполне точно отображает работу человеческой памяти. Работая с компьютером, мы извлекаем копию данных, сохраненных на жестком диске. Совершенно иначе обстоит дело с данными, «сохраненными» в нашем мозге: «Как только мы что-то вспоминаем, мы не берем копию этой долговременной памяти – она поднимается на осознанный уровень и затем укладывается обратно», – объясняет доктор биологических наук, нейрофизиолог Александр Яковлевич Каплан.

Эксперименты позволили выявить, что долговременная память состоит из нескольких отдельных структур. С одной стороны, она проявляется в способности вновь разыгрывать в своем приватном театре воспоминаний события и переживания из далекого прошлого – так называемая эпизодическая память, которой Генри Молисон лишился после злосчастной операции 1 сентября 1953 года.

С другой стороны, был обнаружен другой тип долговременной памяти, для которого не требуется участие гиппокама и который получил название «процедурной памяти». Она проявляется в способности обучаться механическим действиям и навыкам, требующим, скорее, моторной, нежели сознательной активности. Так, Генри участвовал в опытах, где ему предлагали написать свое имя на листе бумаги, глядя на отражение листка и его пишущей руки в зеркале. Человек с неповрежденным гиппокампом будет постепенно научаться, с каждым разом все с большей легкостью выполняя это задание. Такой же результат продемонстрировал и пациент Г.М., с той лишь разницей, что не помнил о предыдущих попытках: по мере освоения навыка он удивлялся, как ему с первого же раза удалось так легко выполнить непростую операцию.

Поскольку Генри утратил способность запоминать и выучивать новое, стало ясно, что долговременная память возможна именно за счет работы гиппокампа, в котором закрепляются наши воспоминания. По остроумной метафоре Ильвы и Хильды Эстбю, авторов замечательной книги «Это мой конек: наука запоминания и забывания», гиппокамп «вынашивает» воспоминания, подобно тому, как морской конек вынашивает свое потомство: «Он ухаживает за ними и не отпускает до тех пор, пока они не вырастут и не окрепнут настолько, чтобы позаботиться о себе самостоятельно. Для воспоминаний гиппокамп своего рода инкубатор».

Тот факт, что Генри помнил события своей жизни за два-три года до операции, дает основания считать, что как раз столько времени занимает такой «инкубационный период»: после этого мозг уже может извлекать «записанную» информацию, не прибегая к посредничеству гиппокампа.
С другой стороны, некоторые исследователи, работавшие с Генри, отмечали, что сведения о его жизни до операции, которыми он с ними делился, имели нарративный характер. Пациент  мог перечислять факты о том, где жили его родители, в какой школе он учился и т.д., но его рассказ был лишен деталей и красок, которые свидетельствовали бы о том, что он может переживать воспоминания, вызывая в уме живые образы и эмоции.

Иными словами, хотя Молисон был лишен эпизодической памяти, у него продолжала работать семантическая память – то, что включает наши знания о мире и о нас самих. Такие воспоминания можно представить в виде набора фактов, которые мы усвоили на протяжении жизни. Но одно дело знать некий факт, и совсем другое – помнить, как вы о нем узнали. Так, когда ушел из жизни отец Генри Молисона, он, погоревав один день, на следующее утро забывал о случившемся. Со временем он привык к отсутствию отца как к обыденному факту, но он не помнил события его смерти.

След памяти

История Генри Молисона послужила мощнейшим стимулом к исследованиям в области памяти, в частности, к изучению гиппокампа и его взаимодействия с другими разделами мозга. Благодаря развитию медицинской техники за последние полвека ученые научились если не читать мысли, то, во всяком случае, довольно точно локализовать место их появления в мозге при помощи энцефалографии и МРТ-сканера.

Еще в 1960-е годы, проводя эксперименты с кроликами, исследователи смогли воочию увидеть связь между гиппокампом и корой головного мозга: вслед за электрической стимуляцией гиппокампа возникает ответный сигнал в коре, и с каждой повторной стимуляцией ответ проявляется все более отчетливо, требуя все менее интенсивного стимула. Так закрепляется информация, которую мозг потом может извлечь.

Ставя опыты над крысами, бегающими в лабиринте с прикрепленными к их головам электродами, ученые заметили, что при изучении нового пространства нейроны, активирующиеся на коре, образуют все более отчетливую фигуру правильного шестиугольника! И когда крыса оказывается в уже изученном лабиринте, в ее мозге активируется тот же «нейронный шестиугольник». Этот шестиугольник представляет собой не что иное, как физическое измерение воспоминания, кусочки которого закрепляются в разных частях мозга.

В случае с человеческим мозгом картинка, конечно же, будет более сложной. В ходе экспериментов, проводимых в 2010-е годы в Великобритании, испытуемым предлагали думать о заранее оговоренных воспоминаниях, при этом МРТ-сканер отображал различные паттерны активности в мозге. Каждому воспоминанию соответствовал свой неповторимый паттерн – так называемый след памяти.

Когда мы переживаем некий опыт, в разных частях коры активируются нейроны, образуя целую сеть или, если угодно, индивидуальный узор. Если наш мозг сочтет опыт достаточно ценным, чтобы его сохранить, то благодаря гиппокампу соответствующий ему нейронный узор может «застыть» и многократно воспроизводиться, а мы при этом будем вновь мысленно переживать тот опыт.

«Воспоминания абстрактны, как состояния и эпизоды: в голове мы можем пережить их заново, но фактически это укрепившиеся связи между нервными клетками», – поясняют Ильва и Хильда Эстбю.

Печенье «Мадлен»

Удрученный унылым днем и перспективой печального завтра, я машинально поднес к своим губам ложечку чаю, в котором намочил кусочек «мадлены» (прим.ред: вид печенья) . Но в то самое мгновение, когда глоток чаю с крошками пирожного коснулся моего неба, я вздрогнул, пораженный необыкновенностью происходящего во мне. Несомненно, то, что трепещет так в глубине меня, должно быть образом, зрительным воспоминанием, которое, будучи связано с этим вкусом, пытается следовать за ним до поверхности моего сознания…», – эта цитата из произведения Марселя Пруста «В сторону Свана. В поисках утраченного времени» также весьма важна для понимания механизмов памяти. У французов даже есть такое выражение: Madeleine de Proust, отсылающее к процитированному фрагменту романа, в котором, попробовав кусочек печенья «Мадлен», герой погружается в далекие воспоминания.

«Madeleine de Proust» – это случайный предмет, вызвавший в нас живые эмоции и ностальгические воспоминания. Для кого-то это мелодия, для другого – пейзаж или запах, а для кого-то, как для Пруста, – кусочек песочного печенья в форме ракушки. Более ста лет назад Марсель Пруст создал совершенно новую концепцию психологического романа, показывая на страницах своих книг, как одно впечатление способно извлекать из глубин нашей памяти вереницу образов, связанных одним событием, одним воспоминанием. Удивительно, как литератору удается уловить и в точности передать свойство человеческого мозга, которое спустя длительное время нашло научное обоснование. Сегодня мы знаем, что воспоминание состоит из множества разрозненных элементов некогда полученного нами опыта: зрительные образы, звуки, запахи, ощущения и эмоции.

Между этими разрозненными элементами, разбросанными по разным частям коры головного мозга, существует ассоциация, которая закрепляется и воспроизводится гиппокампом: он вновь и вновь соединяет разрозненные элементы в единую картину – воспоминание. Достаточно активировать какую-то часть целостного впечатления, чтобы оно целиком возникло перед нашим мысленным взором, и эпизод, описанный Прустом, служит прекрасной иллюстрацией этой особенности нашей памяти.

Надо отметить, что интуиция французского писателя оказалась верной и в другом аспекте: эмоциональная составляющая действительно играет значительную роль в закреплении воспоминания: «Эмоционально окрашенные события жизни запоминаются значительно сильнее», – говорит Александр Каплан.

Вообще, большинство ученых придерживаются мнения, что наша память работает избирательно, закрепляя лишь ту информацию, которая представляет для нас важность, и, конечно же, чем более сильный эмоциональный отклик находит в нас предмет, тем более важным он будет для нас и тем лучше он запомнится.

Вместе с тем, способность к запоминанию у каждого из нас индивидуальна, и возможность непроизвольного выстраивания ассоциации между различного рода впечатлениями, как правило, служит залогом того, что человек лучше запоминает информацию. Крайним проявлением этого феномена является синестезия – свойство восприятия, при котором действительные впечатления, получаемые одним органом чувств, непроизвольно вызывают ощущения, соответствующие другой сенсорной системе (известный пример – композитор Скрябин, у которого звуки музыкального лада ассоциировались с определенным цветом). Благодаря более ярко окрашенному восприятию, чем у среднестатистического человека, синестетики нередко проявляют феноменальную способность к запоминанию.

За последние 70 лет мы многое узнали о человеческом мозге и, в частности, о маленьком «морском коньке», который отвечает за нашу память. Мы узнали, где возникают воспоминания, и даже увидели их след. Обнаружили, что память неоднородна и состоит из множества различных частей, в которых задействованы разные структуры мозга. Мы удостоверились в том, что факты, события и предметы запоминаются более или менее отчетливо или не запоминаются вовсе, и большую роль в этом играет контекст… Еще больше открытий предстоит совершить в будущем. А пока мы будем бережно хранить в своей памяти опыт и знания, накопленные предшественниками. 

Автор текста Наира Кочинян

Изображение на обложке: Freepik

На нефтяном рынке снова волнение. Новостные ленты переполнены сообщениями о перебоях  с поставками, блокаде Ормузского пролива и очередных скачках цен. Почему нефть по-прежнему так сильно влияет на глобальную экономику? Почему нефтяные новости волнуют современный мир сильнее, чем дефицит продовольствия, глобальное потепление и всевозможные успехи искусственного интеллекта? Разбираемся в нашем материале.

Что бы ни говорили поклонники зеленой энергетики, сегодня все еще живем в «эпоху нефти». И этот ресурс сам по себе гораздо сложнее, чем кажется. И от этого уникального «дара природы» человечество зависит, пожалуй, больше, чем от любого другого полезного ископаемого планеты. Нефть бывает разной, а ее свойства напрямую определяют и стоимость, и то, какие продукты из нее получаются. Попробуем понять, из чего складывается ее ценность и чем на самом деле отличаются разные виды нефти.

Цивилизация нефти

Нефть — уникальный природный ресурс, со сложным химическим составом и свойствами, которые во многом сформировали облик современной цивилизации.

Одежда, обувь, бытовая техника, мебель, компьютеры, смартфоны, автомобили, самолеты, топливо для них, стройматериалы — можно перечислять бесконечно: везде в той или иной мере присутствуют нефть и продукты ее переработки. Поэтому стоимость черного золота сказывается на жизни каждого из нас и влияет не только на ценовое табло на заправке, но и на доступность многих товаров, производство которых прямо или косвенно связано с нефтью. И, несмотря на все «зеленые» инициативы, люди в ближайшей перспективе не смогут от нее отказаться и даже наоборот, сфера применения нефти постоянно расширяется.

Еще каких-то 150 лет назад не было рынка нефти, трубопроводов, танкеров, заводов по переработке — ничего из того, что в наши дни обеспечивает существование большей части человечества. А сегодня мы имеем более 1700 буровых установок по всему миру, огромный танкерный флот, сырьевые биржи, котировки и даже специальную Организацию стран-экспортеров нефти (ОПЕК), которая определяет мировые цены и выдает квоты на добычу сырья.

Каждый день из недр земли выкачивают 80-90 миллионов баррелей нефти (1 баррель — это примерно 159 литров): сложно даже вообразить такой объем. Но просто добыть нефть недостаточно, ее нужно еще продать и переработать. И вот тут как раз и начинается большинство трудностей современных участников нефтяного рынка: из-за торговых войн, пошлин и запретов добывающим компаниям и переработчикам непросто найти друг друга и наладить стабильную работу. Похожую ситуацию можно наблюдать и сегодня: напряженность вокруг Ормузского пролива и перебои с поставками сырья  из важнейшего нефтедобывающего региона создают сложности не только для конечных потребителей, но и для всех участников цепочки.

Почему все так сложно?

Казалось бы, в чем проблема? На мировом рынке достаточно ресурсов и можно легко найти новых поставщиков углеводородов. Но все не так просто. Месторождений действительно много, они есть почти во всех регионах мира, но нельзя в одно мгновение перейти с одного сырья на другое, потому что нефть из стран Персидского залива, канадской Альберты, российской Тюмени или американского Техаса — это совсем не одно и то же. Именно поэтому некоторые заводы Венгрии и Словакии до сих пор работают на российской нефти: они просто не могут заменить ее. Именно поэтому вокруг поставок в эти страны именно российской нефти кипят такие страсти.

Все дело в том, что каждое месторождение уникально и содержит сырье, которое отличается набором примесей и соотношением фракций — частей нефти, имеющих разные плотность и состав. А любое перерабатывающее производство, в свою очередь, привязано к определенному типу природного сырья. Разброс химических и физических параметров послужил основой для выделения маркерных сортов или марок нефти, которые позволяют ориентироваться в многообразии черного золота.

Марки нефти

Как правило, идентичная по составу нефть из одного региона получает свою марку, которая используется на торгах на мировом сырьевом рынке. От природного состава сырой нефти зависит, как долго ее придется очищать и перерабатывать и какие продукты из нее получатся на выходе, ценные или не очень. Все это в итоге влияет на стоимость на бирже. Чтобы не запутаться в многообразии физико-химических свойств, выделим лишь те из них, которые фигурируют в описании марок нефти. Это в первую очередь плотность сырья, а также содержание в нем серы.

• Плотность нефти

Нефть — это не однородная жидкость с конкретной химической формулой, а смесь различных углеводородов, а также некоторого количества серы, солей, воды. Соотношение этих компонентов определяет плотность нефти и ее фракционный состав — то есть те части, которые можно выделить из нее в процессе перегонки. Легкие фракции дают нам бензин, средние служат источником керосина и дизельного топлива, а из тяжелых получают мазут и гудрон. Более ценной считается нефть, в которой преобладают легкие фракции, то есть нефть с меньшей плотностью, из которой можно получить больше востребованного на рынке продукта — топлива для автотранспорта и авиации. Нефть с большей плотностью, где велика доля тяжелых фракций, принесет в результате переработки больше гудрона и мазута. Эти продукты, конечно, тоже не пропадают, их используют и как топливо, и в нефтехимии, и в качестве строительных материалов, но цена на них, как правило, ниже.

Для характеристики марок нефти принято оценивать ее плотность в градусах по шкале API (The American Petroleum Institute — Американский институт нефти). Эта величина показывает соотношение плотности нефти и воды при температуре 15,6 °C: получается, чем выше плотность нефти в градусах API, тем она на самом деле легче и ценнее. Немного непривычно, но можно сориентироваться на примерах. Нефть марки Brent, считающаяся мировым эталоном, имеет плотность 38-40 ° API, российская Siberian Light, чуть более плотная, около 35-36 градусов по шкале API, а вот мексиканская Maya значительно тяжелее — уже 21,8 ° API.

Многие месторождения нефти, которые разрабатывает Венесуэла, имеют показатели плотности от 11 до 20 градусов API — такая нефть считается очень тяжелой и невысоко ценится на мировом рынке. Но и на такое сырье находится покупатель: любую нефть можно переработать, нужно лишь подобрать подходящие технологии. А иногда спрос на такую тяжелую нефть даже выше, чем на легкую, например, когда на рынке требуется больше дизельного топлива, чем бензина.

• Сернистость нефти

Здесь все проще: наличие серы, которая в том или ином количестве присутствует в любой нефти, указывается в процентах от общей массы. Чем выше содержание серы в природном сырье, тем хуже, так как приходится очищать от нее конечный продукт, где она совершенно не нужна. По этой причине процентное содержание серы важно для переработчиков, и этот параметр всегда указывается в характеристиках марки нефти. Ценные малосернистые марки, такие как Brent и Siberian Light, имеют в своем составе менее 1% этой примеси, канадская тяжелая нефть содержит 2,0-3,7% серы, а в некоторых марках венесуэльской нефти ее от 2,5 до 5,7%, что в итоге приводит к дополнительным затратам при переработке и снижает цену на мировом рынке. В Саудовской Аравии добывают пять сортов нефти с содержанием серы от 0,5 до 2,9%. Содержание серы в российской марке Urals в пределах 1,2-1,35%. Кстати, эта экспортная нефть не добывается на каком-то конкретном месторождении, а получается при смешивании двух очень разных по составу видов сырья. Легкая, с низким содержанием серы нефть из Западной Сибири, преимущественно добываемая на территории Ханты-Мансийского автономного округа (марка Siberian Light), смешивается в одном трубопроводе «Дружба» с углеводородами из Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна, с большей плотностью и сернистостью. В итоге получается средний вариант, который под маркой Urals идет на экспорт. Разные марки нефти смешивают и в других странах, например, переработчики США практикуют такой способ, когда нет нужного объема тяжелой нефти, ее немного разбавляют легкой для выработки топлива из более плотных фракций.

Ведущие страны-экспортеры поставляют на мировой рынок очень разное сырье. И для того чтобы убедиться в этом, мы приведем параметры некоторых известных марок нефти.

Помимо серы, в нефти встречаются соли, а иногда и вода, от которых природное сырье тоже приходится очищать. Все это потребовало создания огромных и сложных с точки зрения технологии предприятий, а также отдельной науки, которая занимается в том числе и вопросами переработки нефти — нефтехимии. Современный нефтеперерабатывающий комплекс — это целая вселенная, результат совместных усилий химиков, физиков и инженеров.

Предприятия с глубокой переработкой позволяют получить дизельное и авиационное топливо, бензин, лигроин, мазут, масла, парафин, нефтяной кокс, газовый конденсат и еще множество полезных продуктов — около 500 наименований. У каждого нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) своя специализация и определенная сырьевая база: такие предприятия, как правило, строят с учетом имеющихся рядом месторождений. Например, крупнейший в России Омский НПЗ с технологией полной переработки нефти работает на легкой нефти из Западной Сибири (марка Siberian Light), а предприятие «ТАНЭКО» в Татарстане в качестве сырья использует высокосернистую нефть Волго-Уральского бассейна. Есть и такие заводы, которые работают на смеси двух этих типов нефти, например, Рязанский НПЗ или предприятие «Киришинефтеоргсинтез» в Ленинградской области.

Парадоксы нефтяного рынка

Конечно, самый удобный вариант — это когда места добычи нефти и связанные с ними НПЗ находятся в одной стране. Ну а тем государствам, которые не имеют своих ресурсов или их не хватает для закрытия всех потребностей экономики, как это можно наблюдать на примерах США и Китая, приходится импортировать нефть.

В таких случаях рационально использовать ближайшее к НПЗ месторождение ресурсов, так как цена доставки тоже влияет на стоимость конечного продукта. Но в современном мире не все подчиняется здравому смыслу, и переработчикам нефти иногда приходится поступать не совсем логично и везти сырье с другого конца планеты. По этой причине, например, Япония импортирует около 90% перерабатываемой нефти из Саудовской Аравии и Объединенных Арабских Эмиратов, а не с соседнего Сахалина, где, кстати, нефть даже лучшего качества. А владельцы НПЗ в США вынуждены искать по всему миру, где бы закупить тяжелую нефть — возможно, в Бразилии или Ираке, в то время как у них под носом есть подходящие по параметрам канадские, мексиканские и венесуэльские сорта. Значительная часть мировых поставок проходит и через Ормузский пролив — одну из ключевых морских артерий, соединяющую Персидский и Оманский заливы. Через него транспортируется до 15–20 % мировой нефти и нефтепродуктов, а также более 30 % сжиженного природного газа, что делает стабильность этого маршрута критически важной для глобального рынка. Так устроена современная мировая экономика, а роль нефти в ней настолько велика, что это сделало ее инструментом манипуляций.

Автор текста Ольга Фролова

Изображение на обложке: Freepik