Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Когда речь зашла о том, что может запомнить Генри Молисон, несмотря на амнезию, дело не ограничилось рабочей памятью. Оказалось, что, несмотря на неспособность запоминать информацию, Генри не потерял способность учиться. Речь идет о процедурной памяти — способности осваивать новые навыки и после тренировки справляться с определенной деятельностью намного быстрее, чем в первый раз. К величайшему удивлению исследователей, Генри довольно быстро осваивался с управлением джойстиком или зеркальным рисованием (это когда нужно нарисовать объект, наблюдая за движениями руки и линиями только в зеркальном отражении) [4]. Через несколько дней тренировок он действовал гораздо увереннее и практически не совершал ошибок, пока его вновь и вновь просили выполнить одно и то же задание. При этом Генри абсолютно не помнил о том, что уже делал это задание — как ни странно, этого и не требовалось: тело Генри безошибочно выполняло знакомые действия, не особенно-то нуждаясь в том, чтобы сам он мог что-то припомнить о прошлом опыте.

Процедурная память — это второй важнейший тип нашей долговременной памяти, он не зависит от гиппокампа. Это все, о чем можно сказать «я знаю, как…». На самом деле неважно, знаем ли мы о своем умении или нет — оно может появиться и проявляться, даже если бы мы об этом не догадывались, как, например, не догадывался Генри.

Обычно две системы долговременной памяти работают параллельно и почти независимо, благодаря чему нормальный человек все же знает, умеет ли он рисовать, глядя в зеркало, плавать, кататься на велосипеде или управлять посадкой межпланетного модуля, хотя отточенные автоматизированные навыки совершенно не требуют осознанных воспоминаний о том, как и при каких обстоятельствах они появились. Поэтому процедурную память относят к имплицитной (т. е. неявной, неосознаваемой). К эксплицитной же (т. е. осознаваемой, определенной, выраженной, явной) относят декларативную память. Разница в том, насколько для работы памяти важно осознавание: нельзя неосознанно вспомнить первые пять элементов таблицы Менделеева, а вот неосознанно положить ключи на полку и потянуться к выключателю, чтобы зажечь свет в прихожей собственного дома, — еще как. Для выработки навыка осознание не так уж важно (хоть и полезно), достаточно просто день за днем выполнять одно и то же стандартное действие, и навык выработается сам собой.

Гиппокамп прячется глубоко внутри мозга, и до него не так-то просто добраться, чтобы как следует разглядеть. На рисунке на странице 175 в левом нижнем углу изображен вид головного мозга снизу; в левом полушарии все закрывающие гиппокамп отделы мозга, включая внешние слои височной коры, удалены, чтобы обнажить гиппокамп и расположенное чуть спереди и ближе к середине мозга миндалевидное тело. В правом полушарии темный сегмент показывает примерное расположение участка мозга, который удалили Генри Молисону в обоих полушариях. Сверху на рисунке, показывающем срез мозга, изображен гиппокамп и как он выглядит, если отделить его от окружающих тканей.

Карлу Лешли не повезло: гиппокамп снаружи не увидишь, он расположен с изнанки мозга и спрятан в подворотах височной доли. В поисках места, где формируются воспоминания, Лешли до гиппокампа так и не добрался.

Гиппокамп переводится с греческого как «морской конек»: если развернуть серое вещество и извлечь гиппокамп из его укрытия, действительно, что-то общее у них есть. Гиппокамп — это тоже кора больших полушарий, но, в отличие от основной ее части, это кора старая, а не новая.

Старая и новая кора отличаются по анатомическому строению и количеству слоев нейронов; кроме того, в старой коре гиппокампа преобладают нейроны, которые, единожды возбудившись, легко остаются в таком состоянии довольно длительное время. Поначалу их нелегко «пронять», и чтобы активировать такой нейрон, требуется сразу несколько сигналов, которые достигнут его практически одновременно. Зато, активировавшись единожды, эти нейроны надолго остаются в состоянии повышенной готовности и пропускают даже слабые сигналы, которые до этого проигнорировали бы. За счет этого они легко образуют контуры — внутри них сигнал может циркулировать очень долго, не затихая. Это явление называется долговременной потенциацией и играет важную роль в формировании памяти [7].

У участков коры в мозге, будь она старая или новая, есть своя специализация. Зрительная кора в затылочной доле занимается обработкой визуальной информации, слуховая кора в височной специализируется на звуковой. Сенсомоторная кора в теменной доле отвечает на прикосновения к той или иной части тела. Чем же занимается кора гиппокампа, спрятанная в изнанке височных долей?

Поначалу ответить на этот вопрос было непросто: к тому моменту ученые уже научились вживлять электроды в мозг животных, чтобы записывать активность нервных клеток, но только у обездвиженных животных. Такие записи работы мозга ничего не давали. Чтобы раскрыть загадку гиппокампа, пришлось ждать до 1970-х — именно тогда наконец были изобретены миниатюрные системы с чувствительными электродами, позволяющие записывать активность мозга, пока животное относительно свободно разгуливает по вольеру.

Когда ученые вживили такие чувствительные электроды в гиппокамп крысы, они не обнаружили ничего похожего на устройство записи воспоминаний. Перед ними была довольно совершенная система навигации [8]. Клетки гиппокампа отвечали на то, в какой точке пространства находилась крыса, причем каждая из клеток избирательно реагировала на определенный уголок пространства и замолкала, когда крыса оттуда уходила. Однако, если крысу переносили в новую клетку или вольер, те же клетки заново перераспределяли обязанности и зоны ответственности на новом месте, составляя новую карту местности (на английском языке этот процесс называется remapping — перекартирование).

Без гиппокампа невозможно было бы сформировать долговременные воспоминания. Это открытие двинуло науку о мозге вперед.

Чем пристальнее и дольше ученые изучали гиппокамп и окружающие его зоны, тем больше любопытных подробностей открывалось. Например, оказалось, что, если крысу поместить в колесо и подкармливать каждые 15–20 секунд, но только если она все это время бежит в колесе, в гиппокампе обнаруживаются клетки, отсчитывающие время (в этом случае пространство для крысы никак не меняется).

А еще неподалеку от гиппокампа, в энторинальной коре, ученые нашли целое созвездие нейронов с разными специализациями, которые помогают ориентироваться в пространстве. Во-первых, там обнаружились нейроны решетки: они реагируют, когда животное пересекает узлы воображаемой координатной сетки, наложенной на локацию. У разных нейронов решетки такая виртуальная координатная сетка имеет разный масштаб, благодаря чему энторинальная кора может отслеживать как наши шатания по квартире, так и перемещения на десятки километров.