Журнал Наука и жизнь, 2000 № 04

Разогнанная до сверхзвуковых скоростей струя сжатого воздуха с впрыснутой в нее порошковой смесью способна наносить надежное металлическое покрытие практически на любой материал.

Доктор биологическихъ наук Л. СЕРОВА.

Память, ты рукою великанши

Жизнь ведешь, как под уздцы коня…

Николай Гумилев.

Память — наш основной ориентир в окружающем мире. Она придает направленность ходу времени, связывая настоящее с прошедшим, нас — с нашими предками, день сегодняшний — с вчерашним. Память делает каждого из нас тем, что мы есть. Потеряв память, человек теряет себя. Именно память — накопление информации и передача ее от поколения к поколению — сделала реальным возникновение и развитие цивилизации.

Возможности памяти удивительны. До конца дней мы помним картины детства, стихотворения, выученные в школьные годы, друзей молодости… Каким образом все это запечатлевается в мозге, хранится годами и десятилетиями и «вынимается из памяти» по нашему желанию? Может ли современная наука понять и хотя бы частично объяснить это чудо? Или нам остается восклицать, подобно героине одного из романов начала прошлого века: «Право же, наша способность вспоминать и забывать кажется мне вовсе непонятной»?

Мозг человека содержит многие миллиарды нервных клеток — нейронов, каждый из которых связан с другими нервными клетками тысячами контактов-синапсов. Если подсчитывать все эти связи со скоростью одна связь в секунду, то потребуются миллионы лет, чтобы завершить подсчет! Такого количества клеток и связей вполне достаточно, чтобы хранить воспоминания всей жизни. В последние десятилетия открылись удивительные методические возможности для исследования нейробиологических основ памяти и обучения: микроэлектродная техника, электронная микроскопия, биохимия и молекулярная биология мозга. Конечно, задача детального изучения слаженной работы миллиардов клеток человеческого мозга фантастически сложна и все же, по образному выражению Н. П. Бехтеревой, одного из крупнейших исследователей мозга, «мы сейчас уже не у подножия вершины под названием «Мозг человека». Мы идем по склонам этого Эвереста».

В работах Н. П. Бехтеревой и ее сотрудников установлено, что мысль, рожденную восприятием и воспроизведением слов, сопровождают изменения активности нейронов в самых разных зонах коры и в подкорковых структурах мозга. Даже самые простые формы обучения включают в совместную работу нейроны многих отделов мозга — упрочиваются старые и возникают новые нервные связи, идет, по выражению Н. П. Бехтеревой, «прямо связанная с мышлением реорганизация активности нервных клеток». При этом одни и те же клетки могут принимать участие в решении разных задач.

Как известно, память бывает кратковременной и долговременной. В основе кратковременной памяти лежит движение «потоков возбуждения» по замкнутым нейронным цепям. Долговременную память обеспечивают биохимические изменения в нервных клетках. Пятьдесят лет назад Доналд Хэбб в книге «Организация поведения» впервые высказал предположение, что образование «следов памяти» связано с биохимической перестройкой синапсов — процессом, когда происходит построение новой системы межнейронных связей, сохраняющихся достаточно долго. Исследования последующих десятилетий (а они проводились на различных биологических объектах и с помощью все более совершенных методов биохимии и молекулярной биологии) подтвердили правильность этой концепции.

Англичанин С. Роуз в течение многих лет изучал «механизмы памяти» и написал увлекательную книгу «Устройство памяти от молекул к сознанию» (в русском переводе она вышла в 1995 году). Свои эксперименты он проводил на цыплятах. Им предлагали несколько бусин, одна из которых была горькой. Когда цыплята научались не клевать горькую бусину, различные отделы мозга обученных и необученных цыплят подвергали биохимическому анализу. Выявилось, что при обучении происходит каскад клеточных процессов. Они начинаются открытием ионных каналов в синаптических мембранах и работой сложной системы внутриклеточных сигналов, ведущей к синтезу новых белков. Эти белки в свою очередь включаются в мембраны отростков нервных клеток (дендритов) и приводят к изменениям, например к увеличению количества «шипиков» на поверхности дендритов, которые можно увидеть с помощью микроскопа. И тогда происходит изменение электрических свойств нервных клеток. Интереснее всего, что уже через час после формирования таких «следов памяти» те участки мозга, где они образовались, оказываются ненужными для того, чтобы вспомнить выученное. Создается впечатление, что следы «двигаются», распределяясь между разными участками мозга.

На схематическом изображении нервной клетки видны многочисленные места контактов — синапсы — с другими нервными клетками.

Именно здесь происходят основные биохимические изменения в процессе запоминания (обучения).

Итак, биохимики установили картину формирования «следов памяти» на клеточном уровне. А физиологи и клиницисты определили связь между способностью запоминать и вспоминать запомненное и состоянием различных отделов мозга. Известно: для памяти человека существенное значение имеют височные области коры мозга. Если их раздражать электричеством, то возникают зрительные и слуховые воспоминания из прошлой жизни, при этом раздражение разных участков вызывает разные воспоминания. В 1933 году лондонский психолог Ричи Рассел наблюдал 22-летнего мужчину, упавшего с мотоцикла и получившего травму левой передней части мозга. Через неделю после несчастного случая он мог разумно разговаривать, казалось, что сознание полностью восстановилось. Однако все происходящее он относил к 1922 году! Далее наступал провал памяти, его удалось ликвидировать лишь через многие недели.

В 1953 году 27-летний житель Канады, страдавший эпилепсией, был оперирован для облегчения симптомов болезни. Ему удалили часть височной доли мозга, часть гиппокампа и миндалевидное ядро. После операции больной хорошо помнил прошлое, прекрасно ориентировался в текущих событиях, но у него исчезла способность включать новую информацию в долговременную память. Не было связи событий. Он говорил: «Каждый день проходит сам по себе, какие бы радости или печали он ни приносил». У наблюдателей создавалось впечатление, что многие события стираются из его памяти задолго до конца текущего дня подобно тому, как мы стираем все записанное с доски после окончания урока…