К глубинам памяти на морском коньке

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. 

Наира Кочинян

Изображение на обложке: Freepik