XV.1 Исследования Кэнделом природы памяти и коллективная утрата памяти у австрийцев

Ментальная активность стимулирует развитие периной клетки и ее отростков в той части мозга, которая для этого используется. Так уже существующие связи между группами клеток могут усиливаться из‑за увеличения числа терминалей.

С. Рамон‑и‑Кахаль, 1894

Единственное, что мне запомнилось в отношении одной международной комиссии, в работе которой я участвовал в течение двадцати пяти лет, это звонкий заразительный смех Эрика Кэндела. Происхождением этого смеха он ни в коей мере не обязан веселому детству. Эрих Кандель родился в Вене в 1929 году и к своему девятому дню рождения получил в подарок замечательную голубую машинку, которой можно было управлять на расстоянии. Два дня спустя, во время Kristallnacht, еврейская семья Канделя вынуждена была по приказу на‑

’ Ветвь аксона («Sov, ось), нервного волокна, отходящего от тела нейрона, заканчивающаяся на клетке и участвующая в образовании синапса.

цистских полицейских покинуть свой дом. Его отца заставили зубной щеткой стирать на улице призывы за свободную Австрию. Когда через несколько дней они смогли вернуться в свой дом, квартира была полностью разграблена. Голубая машинка тоже исчезла. После года ожидания визы семье наконец удалось эмигрировать в США. Эрих Кандель стал Эриком Кэнделом. Он получил образование психиатра – выбор, сделанный под влиянием его первой любви, девушки, родители которой, оба известные психиатры, принадлежали к кругу Зигмунда Фрейда. Кэндел был настолько захвачен психоанализом, что в 1955 году с энтузиазмом рассказал знаменитому электрофизиологу, профессору Колумбийского университета Гарри Грундфесту о своем намерении найти биологическое основание теории Зигмунда Фрейда, касающейся психической жизни. При теоретическом описании человеческой психики Фрейд выделял три психологические сущности автобиографическое ego [Я]; бессознательное примитивное детское id [Оно] и бессознательное superego [Сверх‑Я], управляющее нашими моральными установками. Сам Фрейд никогда не задумывался о возможной локализации в мозге этих гипотетических элементов. Г. Грундфест, приобщавший Кэндела к нейропаукам, терпеливо выслушал рассказ о его несбыточных планах и дал ему совет, оказавшийся самым важным во всей последовавшей затем научной карьере: «Если хочешь что‑то понять в психике, нужно изучать мозг, клетку за клет кой». Этот подход – изучать сначала клеточную, а затем молекулярную основу памяти – в конце концов принес Эрику Кзнделу Нобелевскую премию (2000). Пути своих поисков он описал в увлекательной автобиографии In Search of Memory. The Trnergence of a New Science of Mind [В поисках памяти. Возникновение новой науки о психике]. Память можно определить как способность сохранять и воспроизводить информацию. Это обеспечивает нам сознательный доступ к нашему прошлому. Вначале Кэндел взялся за исследование гиппокампа, структуры мозга, имеющей решающее значение для памяти. Но гиппокамп оказался чересчур сложным, Кэндел стал искать более простую модель для исследования и «так же, как когда‑то, полагаясь на инстинкт, остановил свой выбор на Дениз, ставшей его женою, бессознательно выбрал в качестве подопытного организма моллюска аплизию». В этом примитивном животном различные аспекты памяти существуют как простые рефлекторные дуги, образованные небольшим числом довольно крупных нервных клеток с наглядными контактами, синапсами. Простота этих соединений позволяет относительно легко исследовать особенности обучения нервных клеток. Кэндел показал, что сила контактов между нервными клетками не постоянна. Тот же самый синаптический контакт в зависимости от вида электрического стимула может быть слабее или сильнее. Таким образом, нервная система состоит вовсе не из жестких соединений по типу старинного телефонного коммутатора. Соединения в нервной системе пластичны. Там существуют сформировавшиеся в процессе эволюции нейронные цепи, в которых заложены врожденные образцы поведения, но есть и другие компоненты нервной системы, которые могут изменяться при обучении.

Обучение, по всей вероятности, основано на изменениях силы синаптических контактов. Видимо, упражнения порождают умение, усиливая связи между нервными клетками. Это основа памяти. Множество различных химических нейротрансмиттеров, которые содержатся в нервных клетках, воздействуют на синаптические контакты в различных структурах мозга, делая возможным осуществление разнообразных форм обучения, воспоминания, забывания, думания, являющихся продуктами нашего «духа». Моллюск аплизия обладает как кратковременной, так и долговременной памятью, которая, так же как у людей, требует повторных упражнений со спокойными фазами между ними. При кратковременной памяти, как в том случае, когда мы всего‑навсего находим в телефонной книге номер, по которому хотим позвонить, изменяется лишь сила уже имеющихся синаптических контактов. Таким образом, происходит функциональное изменение. Объем кратковременной памяти сильно ограничен, у человека это менее 12 элементов; и если информация не повторяет ся, она сохраняется в памяти всего лишь несколько минут. Для долговременной памяти необходим синтез новых белков, чтобы могли возникнуть новые соединения между нервными клетками. Это уже структурное изменение, для чего необходима доставка глиальных клеток – астроцитов, и важнейшего горючего материала – молочной кислоты. Долговременную память можно сравнить с жестким диском компьютера, в котором надежно хранится накопленная информация. Кратковременную память можно сравнить с оперативной памятью, random access memory (RAM), памятью с произвольным доступом, где информация меняется ежесекундно, в зависимости от задачи или программы, которая активна в данный момент.

Сохранность недавней информации в памяти может быть парушена из‑за сотрясения мозга, кислородной недостаточности при остановке сердца шш из‑за лечения электрошоком при депрессии. Человек не может вспомнить ничего из того, что произошло в предшествующий период; состояние называется ретроградная амнезия. Поскольку позднее память может постепенно восстановиться, причиной дефекта, очевидно, является нарушение считывания информации, а не ее хранения в памяти. Через несколько лет сохраненная информация уже менее уязвима из‑за причинения вышеуказанного ущерба. В конечном счете долговременная память хранит весь объем знаний и опыта индивидуума о мире и о самом себе.

Обучение ведет к структурным изменениям в мозге, как установил Сантьяго Рамон‑и‑Кахаль еще в 1894 году (см. эпиграф). Та часть головного мозга, которая управляет четырьмя пальцами левой руки профессиональных скрипачей, интенсивно упражнявшихся с самого детства, в несколько раз больше, чем у людей, не играющих на струнных инструментах. Видя, с какой скоростью «эсэмэсят» мои студентки, подозреваю, что область большого пальца в коре головного мозга у них куда больше, чем у меня.

Э. Кэндел расшифровал также молекулярные процессы, происходящие при изменениях силы синапсов и формировании новых синапсов, открыв новую область исследований в молекулярной биологии когнитивное™. Он открыл молекулярные механизмы, с помощью которых информация благодаря упражнениям перемещается из кратковременной памяти в долговременную. Важную роль играет здесь гиппокамп (рис. 25). Кэндел показал, что сильное эмоциональное переживание проходит более короткий путь и фиксируется непосредственно в долговременной памяти. Миндалевидное тело (рис. 25) играет здесь ключевую роль. Сито ясно также, какова молекулярная основа обычного возрастного ухудшения памяти. Кэндел основал фирму, Memory Pharmaceuticals, которая, однако, до сих пор так и не выпустила на рынок идеальные таблетки, стимулирующие процесс обучения.

Незадолго до Нобелевской премии 78‑летний Кэндел получил в Амстердаме премию Хейнекена. Во время ланча можно было слышать его по‑прежнему заразительный смех. Через Стокгольм, после вручения ему Нобелевской премии, он отправился в Вену, где им был организован симпозиум, посвященный восторженному принятию Австрией национал‑социализма. Он хотел заклеймить коллективное отрицание той роли, которую играла его родная страна в период нацизма. Кэндел, посвятивший свою научную деятельность исследованию памяти, с ужасом убедился, что австрийские школьники не имеют никакого понятия ни о Гитлере, ни о холокосте. При посещении Вены ему подарили в точности такую же игрушечную голубую машинку, какую нацисты украли у него, когда он был ребенком. Из его релятивистского коммен‑

тария по поводу этого жеста следовало, что в конце концов он был рад, что той голубой машинке суждено было остаться в Вене^‑ «Я попал в Соединенные Штаты, моя жизнь там была абсолютной фантастикой. И сейчас у меня „мерседес"».

XV. 2 Анатомия нашей памяти

Если память где‑нибудь и находится, то повсюду.

Контакты между мозговыми клетками изменяются под влиянием того, чем они уже были заняты ранее. Таков код памяти и свойство каждой из клеток мозга. В этом смысле можно также считать, что память локализована повсюду в нервной системе. Но, разумеется, есть некоторые структуры мозга, которые в особенности заняты различными аспектами памяти. Функциональная томография дает знать, какие именно области мозга затронуты при выполнении определенных функций. Но данные, получаемые от пациентов с локальными повреждениями мозга, безусловно незаменимы, ибо показывают, какая именно мозговая структура действительно необходима для выполнения той или иной фупкции. Ценную информацию о функции различных частей коры больших полушарий в формировании памяти дают систематические исследования пациентов с пулевыми ранениями и другими повреждениями мозга, пациентов с болезнями мозга, а также проведение операций на мозге. Родившийся в Америке канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд (1891‑1976) проводил электростимуляцию височной доли (рис. 1) у пациентов, остававшихся в сознании во время операции. У них сохранялись живые, подробнейшие воспоминания, в том числе и мелодии, которым опи подпевали, когда находились в операционной.

Насколько важны для памяти височные доли мозга, стало вполне ясно только тогда, когда американский хирург Уильям Сковилл в 1953 году оперировал страдавшего эпилепсией пациента X. М. и удалил ему обе эти области мозга. Височные эпилептические припадки, возникшие после падения с велосипеда, после операции полностью прекратились, однако пациент совершенно утратил память. Он не мог выучи сь и запомнить ничего нового. Цифру 7 он мог удерживать в уме, только если повторял ее беспрерывно. Но стоило ему на мгновение отвлечься, и он уже не знал, что именно старался запомнить. Переход кратковременной памяти в долговременную, таким образом, совершенно отсутствовал. Когда Бренда Милнер, психолог, которая его наблюдала, после нескольких минут отсутствия снова вход ила в комнату, он уже не помнил, что она была здесь, и всякий раз восклицал: «Как давно я вас не видел!» Его собственная биография с момента операции закончилась. Он думал, что ему все так же около 30 лет; становясь старше, он не узнавал себя на фотографиях. Вплоть до своей смерти в 2008 году он полагал, что президентом Соединенных Штатов всё еще является Гарри Трумэн. После того как он переехал на другую квартиру, он неизменно возвращался к своему старому дому, так что его нельзя было выпускать на улицу без сопровождения.

Префронтальная кора (PFC, рис. 14) имеет множество функций и координирует в том числе различные области мозга, формирующие рабочую, или кратковременную, память. С помощью рабочей памяти мы удерживаем в мысли такие вещи, как телефонный номер, по которому собираемся позвонить, план конкретного действия, проблему, которую решаем в данный момент. В процессе усвоения языка рабочая память также играет вещающую роль. У детей с дислексией отстает в развитии именно рабочая память. Решающую для рабочей памяти функцию фокусирования внимания и селекции раздражителей префронтальная кора (PFC) выполняет в тесном взаимодействии с гиппокампом (рис. 25). В ходе эксперимен гов лучше всего запоминались слова, вызывавшие повышенную активность в префронтальной коре и в гиппокампе. Если мы пабираем телефонный номер, который сразу же забываем, мы обходимся нашей рабочей памятью. Но если мы несколько раз звоним по этому номеру, мы можем сохранить его в долговременной памяти. Рабочая память, кратковременное хранилище для общих надобностей, имеет ключевое значение при выполнении сложных задач и целенаправленном поведении. Пациент X. М. вполне мог оперировать своей рабочей памятью, имея дело с несколькими цифрами или несколькими словами. В норме информация после нескольких повторений переходит из рабочей памяти в долговременную. На это X. М. был уже не способен.

В височных долях находится гиппокамп (рис. 25), имеющий ключевое значение для памяти. У X. М. эпилептические очаги были локализованы у гиппокампа, и с обеих сторон две трети этой парной структуры были удалены. Эта структура мозга закручена и зазубрена, как хвост морского конька ()ллошщтод), отчего и получила такое название. Лишившись гиппокампа, X. М. всё еще отлично помнил о том, что происходило более чем за три года до операции Следовательно, гиппокамп – не то место, тде локализуется remote‑память (память на отдаленные события), ибо как раз эта часть памяти была невредима. Исследования неврологических больных показывают, что даже частичные поражения гиппокампа, например при несчастном случае, могул вызывать тяжелые, стойкие нарушения памяти. При этом можел повреждаться память, начиная с момента несчастья, – явление, известное как антероградная амнезия, проявившаяся в экстремальной форме после операции у X. М.

Гиппокамп специализируется в комбинировании информации от различных органов чувств. Место, где находится ресторан, в котором вы говорили друг с другом, облик того,

с кем вы разговаривали, звуки и запахи, доносившиеся из кухни, столик, за которым вы сидели, – всё это гиппокамп собирает в виде целостной картины в автобиографической па мяти, хронике нашей жизни. И потом, если этот обед действительно того стоит, вся информация продолжает где‑то храниться в течение долгого времени. Гиппокамп делает это в тесном взаимодействии с корой височной доли, которая расположена с внутренней стороны выше гиппокампа и называется парагиппокампальная извилина (gyrus parahippocam‑palis), или энториналъная область коры (cortex entorhinalis, рис. 25). Уильям Сковилл удалил у пациента X. М. также gyrus parahippocampalis. На вопрос о том, какая их этих двух структур мозга первой воспринимает поступающую информацию, ответ дали электрические отведения в экспериментах с вживлением в вышеуказанные области электродов при исследовании памяти бальных эпилепсией. Очевидно, вначале активировалась энгоринальная область коры и лишь затем гиппокамп. Болезнь Альцгеймера начинается в энторинальной области, и нарушения памяти в начальной стадии болезни затрагивают также именно недавнюю информацию. При болезни Альцгеймера пациенты не знают, что происходило час назад, но могут с радостью делиться воспоминаниями о своих приятелях по начальной школе. Кроме того, гиппокамп имеет ключевое значение не только для памяти, он нужен нам для пространственной ориентации, а также для формировании целостного представления о будущем, как выяснилось из наблюдений над пациентами с двусторонними повреждениями гиппокампа.

К счастью, далеко не вся текущая информация запечатлевается в долговременной памяти. Кто бы захотел хранить в памяти все детали того, что с ним происходило в течение жизни: всё, что он ел, каждый разговор, каждое слово, каждую книгу? Это создало бы неимоверные трудности при поисках и извлечении той информации, которая действительно необходима. Существуют, однако, люди, способные помнить и воспроизводить невероятную массу бесполезной информации: бесконечные ряды цифр, целые телефонные справочники и железнодорожною расписания. Этот дар они получили ценой утраты многих других функций. Такими савпнталш большей частью являются аутисты, имеющие заметные нарушения в других областях – в способности к социальным контактам или к абстрактному мышлению (см. Х.З). То, что обычно просеивается и затем сохраняется в долговременной памяти из потока текущей информации, определяется либо значением, либо эмоциональной нагрузкой момента. Каждый может вспомнить, где он был и что делал, когда услыхал об атаке на Twin Towers [Башни‑близнецы] в Нью‑Йорке 11 сентября 2001 года. Миндале видное тело (рис. 25), находящееся в височной доле непосредственно перед гиппокампом, накладывает па воспоминание отпечаток эмоциональной окрашенности. К этому причастен также гормон стресса кортизол. Миндалевидное тело отмечает вызвавшее страх событие, так что оно надолго остается в долговременной памяти. Поэтому, как установил Доуве Драайсма, более 80% наших первых воспоминаний также связаны с отрицательными эмоциями. Для выживания важнее помнить о страхе, испуге и горе, чем о приятных моментах. Но подобный механизм может приводить и к проблемам. У женщины с височной эпилепсией, очаг которой стимулировал миндалевидное тело, во время эпилептических эпизодов всегда были одни и те же галлюцинации, во время которых она переживала очень страшный период своей юности, вместе со всеми ужасными чувствами, которые были с ним связаны. Разумеется, это явное эволюционное преимущество – прочное укоренение в памяти опасностей, как это бывает во время войны, чтобы быть во всеоружии, если что‑либо подобное будет угрожать снова. Но это принимает болезненный оборот, если солдат, вернувшись домой после войны, не отдает себе отчета, что опасность уже позади. Если дома он всё еще продолжает испьггы‑вать страх и его не покидает ощущение постоянной угрозы, есди в его голове то и дело проносятся картины войны, и на улице, при звуке, похожем на выстрел, он сразу же ищет укрытие, тогда дело вдет уже о посттравматическом стрессовом синдроме (ПТСС). Во время Первой мировой войны это обозначали как shell shock [снарядный шок]. 306 английских солдат с этим симптомом, отказавшиеся возвращаться на фронт, были расстреляны по приговору суда как дезертиры. При ПТСС миндалевидное тело слишком хорошо выполнило свою работу, и префронтал ьной коре не удается убедить уже понюхавшего порох солдата, что ему больше не грозит никакая опасность. Для активации миндалевидного тела при возникновении опасной ситуации нужен химический нейротрансмиттер норадреналин. Поэтому бета‑блокаторами, оказывающими противоположное действие, стараются помешать тому, чтобы миндалевидное тело слишком сильно маркировало травматический опыт, который продолжал бы мучить ветеранов страшными воспоминаниями. При пограничном расстройстве личности, которое характеризуется эмоциональной нестабильностью п когнитивно‑импульсивным поведением, миндалевидное тело также слишком сильно реагирует на негативные раздражители. Отрицательные эмоции при этом заболевании сопровождаются настолько ситными стрессовыми реакциями, что повышается опасность возникновения ретроградной или антероградной амнезии. У. Сковилл, вместе с другими структурами височной доли, которые важны для памяти, удалил у пациента X. М. также и миндалевидное тело.

После смерти X, М. его мозг был передан в университет Сан‑Диего. Были сделаны тончайшие срезы, процедуру элу можно было наблюдать в режиме online. Теперь можно будет проводить небывало обширные микроскопические исследования того, какие именно структуры мозга были удалены или повреждены при операции, сделанной 55 лет тому назад.