Неограниченная способность запоминать

Воспоминания никогда не сохраняются один раз и навсегда. Это постоянный процесс, где новый опыт и новые воспоминания смешиваются со старыми. Если наше внимание рассеянно, запоминается мало, а когда мы целыми днями готовимся к экзаменам, кажется, будто голова настолько набита знаниями, что туда просто-напросто не влезет больше.

Многие исследователи мозга, напротив, считают, что наша способность запоминать неограниченна. Если мы что-то забываем, то не потому, что информация была стерта с жесткого диска, а потому, что для нас проблематично достать ее оттуда. Наверняка бывало такое, что вы никак не могли вспомнить чье-то имя, а потом, спустя несколько часов, оно вдруг само всплывало в памяти, когда вы занимались уже совершенно другим делом. Это один из аргументов, на которые опираются ученые, доказывающие, что воспоминания не удаляются, их просто трудно отыскать. Тем не менее мы все же знаем, что наш мозг как осознанно, так и неосознанно сортирует информацию, отделяя главное от второстепенного, и то, что он сочтет незначительным, сохраняется редко.

Память

Насколько легко что-то вспомнить, зависит от того, насколько стабильную и крепкую нейронную сеть создало именно это воспоминание. Она становится сильнее, когда ею часто пользуются. Закрепленное воспоминание легче вспомнить. Вспоминание – это творческий процесс, где смешиваются старые и новые воспоминания. Вы вспоминаете фрагменты, которые складываете вместе в единое целое. Так как воспоминания сохраняются фрагментами в разных частях коры мозга, то и извлекаются они фрагментами.

То, что вы вспоминаете, зависит и от вашего настроения. Иногда окружающие условия или настроение будто подсказывают нам. С вами когда-нибудь случалось, что вы входили в комнату, но не могли вспомнить зачем, возвращались туда, откуда пришли, и тогда вспоминали? Так вам помогают окружающие условия.

Аналогичным образом ваши воспоминания о прошлых походах в горы становятся ярче, когда вы стоите на горе, или вам вспоминается больше хорошего из жизни, если вы в радостном настроении, а грустные воспоминания приходят к вам, когда вы печалитесь.

Если мы попытаемся воскресить в памяти слова из произвольно составленного списка слов, то, скорее всего, вспомним первые пять-шесть. Слова из середины списка забываются быстрее всего. Соседние слова, как правило, связываются друг с другом и запоминаются вместе. И если дать какую-нибудь подсказку, большинство людей все же вспоминают слова, которые сначала вспомнить не могли. Значит, эти слова вовсе не исчезли из памяти, просто понадобилась небольшая помощь, чтобы достать их оттуда.

Когда нам задают какой-то вопрос, мы сразу понимаем, можем что-нибудь ответить или нет. И нам не требуется предварительный «поиск», чтобы решить, что, к сожалению, это что-то новое для нас. Пусть мы и сразу поняли, о чем был вопрос, конечно, для его ответа мы все равно можем призадуматься. Насколько долго мы будем вспоминать, зависит от того, как давно мы доставали искомую информацию в последний раз.

Воспоминания можно извлекать, активно напрягая память. Когда вы узнаете новое, то сравниваете то, что видите или слышите, с содержимым памяти. У нас в мозге даже есть отдельная область распознавания лиц. Эта область различает самые тонкие нюансы, и никакое описание лица с ней не сравнится. Если бы в комнате было 200 или 300 мужчин, вы без проблем узнали бы среди них своего отца. Но вряд ли бы вам удалось описать его настолько точно, чтобы его в таких же условиях смог узнать посторонний человек.

Узнавание – намного более пассивный процесс, чем запоминание. Как будто что-то просто само собой встает на место, а мы не думаем и не размышляем над этим.

Люди, которых мы часто видим, постепенно формируют у отдельных клеток нашего мозга привычку особой активности, и они активизируются, когда мы видим нашу семью, друзей или знаменитостей. Например, вы знали, что существует клетка Дженнифер Энистон? Когда сигнал одной и той же нервной клетки измерили электродом у группы пациентов, которых должны были оперировать по поводу эпилепсии, стало очевидно, что у каждого из них обнаружилась нервная клетка, которая активировалась всякий раз при просмотре фотографий Дженнифер Энистон.

Когда вам нужно что-нибудь вспомнить, ваш мозг включает ту нейронную сеть, которая активировалась, когда это воспоминание появилось в первый раз. К сожалению, всякий раз абсолютно одинаковым оно не будет – иначе оно воспринималось бы как галлюцинация. Ваш мозг рассказывает вам, что воображаемое вами это всего лишь воспоминание, и не отрывает вас от действительности. И это хорошо.

Мы знаем, что функция нашей памяти – помнить прежние события, которые могут помочь нам в будущем выборе.

Но для этого нам нет нужды помнить абсолютно все, что мы когда-либо пережили. Вероятно поэтому некоторые из эпизодов, сохраненных в нашей долговременной памяти, постепенно становятся частью общей базы знаний, с помощью которой мы можем суммировать информацию на основе своего опыта, не отделяя воспоминания друг от друга.

Как лучше запоминать

Когда вы понимаете, как устроена память, вам легче переманить ее на свою сторону. Только что вы узнали о том, насколько важно концентрироваться, когда нужно запомнить новую информацию. Не менее важно хорошо высыпаться. Сильный недосып, равно как и стресс, сильно сокращает способность запоминать. Если вы накручиваете себя и излишне волнуетесь перед экзаменом или докладом, вам может не хватить запасов концентрации, чтобы выучить что-то новое. Если вы относитесь к тем людям, для которых выступление – сильный стресс, вам особенно важно подготовиться к нему заблаговременно. Если при погружении в изучаемый материал вы сможете привязать его к восприятию, то запомните лучше. Чем больше органов чувств участвуют в запоминании, тем лучше запоминается информация. Когда вы читаете вслух, то информация поступает и через зрительную и через слуховую систему. Вы запомните лучше, даже если будете читать вслух только самые важные слова или предложения. Затем вам следует повторить материал, потренироваться доставать его из памяти в нужные моменты и исправиться там, где вы запомнили неправильно.

Если вы хотите запомнить какие-то важные данные, которые понадобятся вам трезвому, не увлекайтесь алкоголем. Когда мы запомнили информацию в состоянии опьянения, то трезвыми мы ее скорее всего не вспомним. А пьяными – вспомним. Вспоминаться будет лучше, если обстоятельства при вспоминании будут такими же, какими были при запоминании. Роль может играть и язык, на котором задается вопрос. Американцы русского происхождения, знающие оба языка, вспоминают подробности своего детства лучше, если им задают вопрос по-русски. Также мы лучше запоминаем цветные изображения, чем черно-белые. Вы будете сдавать экзамен в тихом помещении, поэтому готовиться к нему тоже следует в тишине.

Так как повторение – мать учения, я позволю себе повториться. Если хотите что-то твердо запомнить, расставьте приоритеты, прочитайте материалы вслух или даже попросите кого-то, чтобы вас послушали. Проверьте себя, пройдитесь по экзаменационным вопросам или пусть друзья поспрашивают вас по тексту. Научитесь извлекать знания из памяти – это гораздо эффективнее, чем многократное прочтение материала. Вашей памяти будет полезно активно поработать с материалом. Помните, что качественным должно быть не только запоминание, но и извлечение.

Однако существуют люди с совершенно уникальной памятью. Есть люди, мозг которых способен запомнить мельчайшие детали короткого полета над городом или даже целую телефонную книгу. И в то же время такие люди могут быть совершенно не приспособлены к жизни. Из-за некоторых повреждений мозга его обладатели живут в своем, исключительном мире. Ученые не знают точно, почему так происходит, но есть множество разных теорий. Одна из них ссылается на последствия черепно-мозговой травмы или заболевания, затрагивающие левое полушарие, то есть то место, которое помогает фильтровать окружающую информацию. Людей, которые обладают такими суперспособностями, но при этом страдают отклонением в развитии, в том числе аутизмом, называют савантами. Во всем мире описано около 50 савантов. Один из них научился читать раньше, чем ходить. У него была непропорционально большая голова, отсутствовало мозолистое тело, соединяющее правое и левое полушария, и мозжечка тоже не было. Ему поставили диагноз «умственная отсталость», но при этом он обладал уникальной памятью. Он мог одновременно прочесть две страницы, каждую страницу одним глазом, и точно все запомнить. Навсегда. В итоге он мог пересказать 12 000 книг. Киносценарист Бэрри Морроу был настолько поражен его способностями, что написал сценарий фильма «Человек дождя». Настоящее имя этого уникального человека – Ким Пик.

В доме, где я выросла, из окна на кухне было видно дерево, где обычно галдели разноперые птицы. Это дерево помогло мне научиться различать снегиря, синицу, воробья и сойку. Особенно хорошо я запомнила сойку, потому что у нее красивые синие перья на крыльях. К тому же о сойке часто вспоминают при обсуждении памяти. Она прячет еду на зиму в сотнях мест – в ветках, под корнями деревьев и в многочисленных расселинах и трещинах. Эта птица не обладает особым умом, но наблюдения показали, что она запоминает места расположения нескольких сотен своих мини-запасов.

Когда мы учились в начальной школе, то думали, что самые умные в классе – это те, кто помнит наибольшее количество столиц мира. Правда заключается в том, что вы способны вызубрить очень много, но никогда не сможете дозубриться до ума. Ум у Г.М. был абсолютно нормальным, несмотря на почти полное отсутствие памяти. Ким Пик мог за час прочитать толстую книгу и запомнить всё до буквы, но не мог застегнуть пуговицы рубашки.

Помнить носом

«И тотчас же, удрученный унылым днем и перспективой печального завтра, я машинально поднес к своим губам ложечку чаю, в котором намочил кусочек мадлены. Но в то самое мгновение, когда глоток чаю с крошками пирожного коснулся моего нёба, я вздрогнул, пораженный необыкновенностью происходящего во мне. Сладостное ощущение широкой волной разлилось по мне, казалось, без всякой причины. <…> Я чувствовал, что она была связана со вкусом чая и пирожного, но она безмерно превосходила его, она должна была быть иной природы. <…>

Достигнет ли до поверхности моего ясного сознания это воспоминание, это канувшее в прошлое мгновение, которое только что было разбужено, приведено в движение, возмущено в самой глубине моего существа притяжением торжественного мгновения? Не знаю. Теперь я больше ничего не чувствую, оно остановилось, может быть, вновь опустилось в глубину; кто знает, вынырнет ли оно когда-нибудь из тьмы, в которую оно погружено? Десять раз мне приходится возобновлять свою попытку, наклоняться над ним. <…>

И вдруг воспоминание всплыло передо мной. <…> Вид маленькой мадлены не вызвал во мне никаких воспоминаний, прежде чем я не отведал ее; <…> Но, когда от давнего прошлого ничего уже не осталось, после смерти живых существ, после разрушения вещей, одни только, более хрупкие, но более живучие, более невещественные, более стойкие, более верные, запахи и вкусы долго еще продолжают, словно души, напоминать о себе, ожидать, надеяться, продолжают, среди развалин всего прочего, нести, не изнемогая под его тяжестью, на своей едва ощутимой капельке, огромное здание воспоминания.

<…> и весь Комбре со своими окрестностями, все то, что обладает формой и плотностью, – все это, город и сады, всплыло из моей чашки чаю»^[4].

Марсель Пруст, «В поисках утраченного времени»

Вы когда-нибудь замечали, как какой-нибудь услышанный звук или запах вызывает у вас определенные воспоминания? Область коры мозга, связанная с памятью, и обонятельная кора находятся рядом друг с другом. Они связаны как функционально, так и анатомически. Таким образом, знакомый запах наталкивает нас на воспоминание о каком-то случае из нашей жизни. Такая взаимосвязь называется феноменом Пруста.

Вся информация, поступившая в гиппокамп, сначала побывала в нескольких других зонах коры больших полушарий – в зонах, ассоциирующих эту информацию с имеющейся и интерпретирующих ее. С запахом все иначе. Запах идет прямо к гиппокампу из корковых центров обоняния, не бродя окольными путями по ассоциативным зонам коры. Обонятельная информация даже не заходит в таламус, в отличие от сенсорной информации, полученной от остальных органов чувств. И это хорошо – ведь обонятельную информацию мы распознаем медленнее всего. Причина в том, что отростки (аксоны) обонятельных нейронов не имеют изолирующей миелиновой оболочки. Когда электрический ток бежит по неизолированным проводам, низкую скорость можно компенсировать большим диаметром провода, однако диаметр аксонов у обонятельных нейронов, к сожалению, мал.

Как только вы почувствовали знакомый запах, у вас пробуждаются старые воспоминания, и это происходит не только из-за тесных нейронных связей между корковыми центрами обоняния и гиппокампом. Эти центры также тесно связаны с миндалевидным телом, которое имеет большое значение для наших чувств. Почти во всех случаях, когда запах наталкивает нас на воспоминание, оно неизбежно влечет за собой какие-то чувства. Воспоминания, навеянные запахами, кажутся такими сильными, настоящими и важными, потому что они эмоционально заряжены.

Обонятельные нервы – единственные оголенные нервные волокна в нашей центральной нервной системе. Они расположены в слизистой оболочке верхнего носового хода. Обонятельные нервы улавливают множество запахов, которые мы сразу же распознаем, даже те, которые нам трудно описать словами. Как бы вы, к примеру, описали запах клубники человеку, который никогда не вдыхал его? Смогли бы вы описать его так, чтобы тот человек смог узнать запах, впервые понюхав клубнику? По крайней мере, точно одно: однажды сохраненный в памяти запах уже не забудется. Обонятельная память поразительно стабильна.

Провалы в памяти

Провалы в памяти, или блэкаут, – это ненаучный термин, который часто используют, например, если человек был пьян и не может вспомнить события вчерашнего вечера. Могло произойти что угодно, но мозг так напоили, что воспоминания не сохранились. Ему просто нечего помнить. Если воспоминания были подавлены, с ними все сложнее. Это такие воспоминания, которые не удается извлечь из памяти после того, как человек пережил что-то плохое. То, что воспоминания о травматичном опыте неосознанно подавляются, еще не доказано, как не доказано и обратное. Ученые все же склонны считать, что люди подавляют воспоминания сознательно. Группа ученых из Университета Колорадо в 2007 году показывала неприятные изображения испытуемым и выяснила, что те смогли развить у себя определенный контроль над эмоциональными воспоминаниями. Сознательно пытаясь не вспоминать изображения, они добились некоторого контроля над процессом вспоминания.

Осознанно или не осознанно, но, чтобы нам было что подавлять, сначала событие должно отложиться в памяти. Травматичные события зачастую запоминаются очень хорошо.

Деменция – поражение мозга

Забывчивость – это неотъемлемая часть процесса старения, так как нейроны в стареющем мозге утрачивают свои связи и начинают отмирать. С годами мы теряем так много нейронов, что на обычных снимках КТ и МРТ видно, что мозг уменьшается в размере. Функции гиппокампа – морского конька, отвечающего за память, – ослабевают одними из первых. В переводе с латинского деменция означает «безумие». Когда начинают плохо работать почки, мы называем это почечной недостаточностью, когда сердце – сердечной, когда ослабевает иммунитет, мы говорим об иммунодефиците. Когда начинает плохо работать мозг, это называется деменцией.

Деменция – это «отказ» мозга, как отказывают почки или печень. Деменция делится на множество подгрупп в зависимости от того, где именно в мозге начинается нарушение, но со временем оно так распространяется, что эти группы уже трудно отличить друг от друга. Деменция при болезни Альцгеймера встречается чаще всего, и она связана с неправильным расщеплением белков, в результате чего аномальные белки начинают накапливаться в нервных клетках. Сначала кора атрофируется в височных долях, прямо у гиппокампа. Именно поэтому память поражается первой. Человек с этой формой деменции все еще остается самим собой, той же личностью и с тем же юмором, которые знают за ним его близкие, но он начинает забывать выключать кофеварку, задувать плавающие свечи или не помнит, за чем пришел в магазин. Первоначальную потерю памяти можно компенсировать записками, но постепенно и они перестают помогать. Как правило, именно тогда человек впервые осознает, что что-то не так, и идет к врачу. Моя прабабушка была среди тех, кого поразила деменция альцгеймеровского типа, и одну историю я запомнила особенно хорошо. Прабабушка накрыла большой стол к обеду, много часов провела у плиты, но никто не пришел. Она очень обиделась. А позже оказалось, что она просто забыла пригласить гостей. С деменцией связано много горьких событий, особенно в первой фазе, когда остальная, не задетая болезнью часть мозга работает и человек способен понимать, что болен.

Вы, конечно, слышали выражение «впасть в детство». В случаях с деменцией альцгеймеровского типа такое нередко случается. Постепенно, с развитием болезни, происходит потеря долговременной памяти. И личности. И чувства юмора. Близкие вынуждены бессильно наблюдать, как у них на глазах угасает любимый человек. К счастью, все больше важных открытий совершается на пути к разгадке болезни Альцгеймера. Если мы найдем ответ на вопрос, почему аномальные белки накапливаются в нейронах, мы сможем найти и лечение и, возможно, остановим прогрессирование заболевания.

Сосудистая деменция – следующая по распространенности. При ней мозг начинает страдать от нарушения кровообращения. Мелкие кровеносные сосуды (капилляры) закупориваются, что приводит к микроинсультам, в результате чего клетки мозга, которые получали через них кислород, погибают. Такое развитие болезни обычно происходит не постепенно, как в деменции альцгеймеровского типа, а скачкообразно, в зависимости от того, как часто случаются инсульты. Факторы риска сосудистой деменции такие же, как и при всех других сосудистых заболеваниях: неправильное питание и малоподвижный образ жизни.

Другие формы деменции прежде всего приводят к изменениям личности и галлюцинациям, а не к ухудшению памяти. Постепенно они начинают затрагивать и память.

Каждый пятый норвежец заболевает деменцией в той или иной форме. Сегодня в Норвегии 70 000 человек страдают от деменции. Вероятно, к 2050 году количество больных деменцией увеличится вдвое. На данный момент никакого лечения не существует. Можем ли мы что-нибудь сделать, чтобы снизить риск возникновения болезни? С возрастом ничего не поделаешь. В случае деменции альцгеймерского типа мы мало знаем о факторах риска, но зато точно знаем, что здоровое сердце сильнее. Если вы в старости держите сердечно-сосудистую систему в тонусе, вы сможете отсрочить тот момент, когда несколько неверных белковых скоплений выведут ваш мозг из игры. Болезнь, безусловно, будет прогрессировать, но у вас будет больше времени до того, как симптомы станут ярко выраженными. Все, что вы узнали, касается и сосудистой деменции: ведите здоровый образ жизни и питайтесь правильно.

Как бы то ни было, нам светит луч надежды. Наука идет вперед. Ученые из Стэнфордского университета выяснили, что если пожилым мышам перелить кровь молодых мышей, то в гиппокампе начинается образование новых нейронов. Может быть, молодая кровь содержит какой-то фактор, способный уменьшить забывчивость, связанную с возрастными изменениями?

 

Мистер Апельсин

В детстве мама рассказывала историю об одном учителе английского, который никогда не признавал своих ошибок и делал вид, будто все знает, даже когда ничего не знал. Как-то он хотел сказать апельсин по-английски, но использовал норвежское слово «appelsin» и не захотел признать, что ошибся, когда его поправили. С тех пор все его звали не иначе как мистер Апельсин. Все посмеялись над маминой историей. В то время я еще не знала английского, и остальным слушателям пришлось объяснить мне, что апельсин по-английски – «orange». Когда сейчас я говорю по-английски, мне нужно напрячься, чтобы не сказать «appelsine juice, please» в самолете, и мне приходится повторять про себя «orange, orange, orange», чтобы у меня не вырвалось «appelsin» и я не стала миссис Апельсин. Казалось бы, должны существовать простые способы отучиться от чего-то, но кнопки «удалить» у человека нет. Просто взять и забыть команду почти невозможно. Потому что каждый раз, когда я останавливаю себя, я использую одну и ту же нейронную сеть. Хотя я и использую ее, чтобы поправлять себя, в результате из-за частого использования она усилилась. Возможно, эту историю я буду помнить всю оставшуюся жизнь.

 

Ложные воспоминания

Воспоминание – это не валяющая в чулане старая вещь, с которой стоит только смахнуть пыль и она как новенькая. Памяти нельзя доверять полностью. Мы храним информацию в виде «скелета воспоминания», состоящего только из самого главного. Когда мы вспоминаем что-то, то используем свой кругозор, чтобы дополнить скелет информацией из предположений и полученного опыта. Поэтому мы можем ошибаться. Исследования показали, что мы восприимчивы к предположениям, помогающим нам заполнить пробелы в воспоминаниях и реконструировать их.

Существует множество примеров так называемых ложных воспоминаний, когда свидетели меняли показания под влиянием допроса или СМИ, сами того не осознавая. Многие воспоминания приходится неоднократно доставать и пересохранять путем их повторения, чтобы они прочно закрепились в долговременной памяти. Однако во время пересохранения воспоминание может измениться. Связи между нейронами могут поменяться, и воспоминание начнет ассоциироваться с новыми эмоциями, окружением, ожиданиями или знаниями.

Элизабет Лофтус – одна из ведущих исследователей в области памяти, посвятившая большую часть своей жизни изучению ложных воспоминаний. Она доказала, что формулировка предложения способна повлиять на то, как люди запоминают события. В серии экспериментов она показывала испытуемым фильм с автомобильной аварией. Одним говорили, что машины «разбились», другим, что они «стукнулись», «соприкоснулись» и т. д. Затем их просили сказать, было ли на видеозаписи битое стекло (его не было). Те, которые видели, как машины «разбились», чаще вспоминали про разбитое стекло, чем другие группы. Испытуемые смотрели одинаковую видеозапись. Таким образом, на нас способны оказать влияние даже обычные фразы.

История болезни Г.М. является хорошим примером того, почему нам следует радоваться, что наша память не статична. Г.М., идя по жизни, постоянно считал, что ему около 30 лет – именно в этом возрасте ему удалили гиппокамп. Когда он увидел себя постаревшим на фотографии, то подумал, что это его отец, хотя тот не носил очков. Каждое утро Г.М. удивлялся собственному отражению в зеркале. Он сохранил воспоминания только о времени до операции и помнил только свое 27-летнее «я».

Без памяти мы не узнавали бы свою семью и своих друзей. Без памяти мы не узнавали бы даже самих себя.

Цените свою забывчивость

Многие люди хотели бы помнить больше, но будьте осторожны со своими желаниями. Если у вас среднестатистическая память, вам следует быть довольным. Среднестатистическая не значит плохая. Мозг сортирует информацию, отделяя главное от второстепенного. Не все, что вы переживаете, сохраняется в памяти. Ваша память работает как фильтр, защищая вас от переизбытка информации, которая бомбардирует вас ежедневно.

Бывают люди, которые не забывают ничего из того, что с ними случилось, хотя они встречаются крайне редко. Я не имею в виду рекордсменов книги Гиннесса, которые натренировали свою способность запоминать, или савантов. Есть люди – их очень немного, – которые помнят каждый день своей жизни. Первый пациент с такой удивительной памятью был выведен в научной литературе под инициалами A.J., но затем стало известно, что за ними скрывается американка Джилл Прайс. Ей можно назвать любую дату, и она тут же скажет, какая была погода, что делала она и ее семья и что в тот день произошло. Она помнит все, включая незначительные детали. Сама она описывает свою память как никогда не прекращающийся фильм. Она воспринимает мир поделенным на две части, где она смотрит настоящее и прошлое одновременно. Любая незначительная вещь каждый день напоминает ей о череде переживаний, которые она тут же переживает снова. Большинство считает ее память даром, а она сама называет ее бременем.

A. J. и Ким Пик известны своей колоссальной памятью, в то время как Г.М. – своей ужасной забывчивостью. Хотя Г.М. провел большую часть своей жизни ничего не помня, он многое поведал нам о памяти и его самого будут помнить многие поколения.

Знания о памяти помогут вам понять, как ее улучшить, и научат не полагаться на нее во всем. Воспоминания – не точные копии образов из прошлого, но они необходимы нам для будущего. И не забывайте наслаждаться своей естественной забывчивостью.

Глава 4. GPS-системы мозга

Довольная крыса бегает по большому вольеру и ищет шоколад, который через равные расстояния разложил ученый. На голове у крысы надето нечто, напоминающее шлем с проводами. Провода на шлеме каждый раз регистрируют, как «особая» нервная клетка в мозге крысы возбуждается. Эта клетка находится в височной доле. На первый взгляд кажется, что эта клетка возбуждается абсолютно случайным образом, но постепенно, пока крыса радостно бегает в поисках шоколада, начинает вырисовываться шаблон сетки – не координатной сетки с долготой и широтой, как на обычных географических картах, а геометрически идеального шестиугольника, образованного линиями между узлами координатной сетки, при пересечении которых включается один и тот же нейрон. Все шесть сторон одинаковой длины, и расстояние от центра шестиугольника до центров всех его сторон абсолютно одинаково. Разработчики компьютерных игр уже довольно давно поняли, что шестиугольная сетка гораздо лучше подходит для создания виртуальных вселенных, чем обычная прямоугольная. Как теперь оказалось, мозг предложил это на много миллионов лет раньше разработчиков. А как же иначе.

Рисунок 12. Пример того, как регистрируется шаблон перемещений крысы и как шаблон, формируемый сигналами нейронов решетки, постепенно проявляется

 

Решетка в мозге

Это сенсационное открытие сделали норвежские исследователи мозга. Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры руководили группой исследователей, которая в 2005 году обнаружила клетки, разбивающие пространство на шестиугольные фрагменты. Они назвали их нейронами решетки. Позже эти ученые показали, что мы способны ориентироваться в пространстве благодаря многим, многим таким сеткам с разным «масштабом», каждая из которых имеет свои задачи и свой размер ячеек. Есть крупные ячейки для более крупных областей, где детали менее важны, а есть мелкие ячейки для областей поменьше, где важно хорошее разрешение. Нейроны решетки были обнаружены в задней части коры больших полушарий, в височной доле, около гиппокампа. На одном конце этой зоны хранятся решетки с ячейками маленького размера, а на другом – очень большого. Однако возрастание размера ячеек происходит не хаотично, он увеличивается постепенно, с шагом, равным квадратному корню из двух.

Вы находитесь здесь

Раньше для определения своего местонахождения люди пользовались бумажными картами. Некоторые и сейчас ими пользуются. До появления GPS в мобильном телефоне приходилось вертеть карту и так и эдак, чтобы сориентироваться. Люди искали четкие ориентиры, например горы или церковь, чтобы понять, где они. Как удобно было бы тогда иметь красную точку, как на туристических картах, с надписью «Вы находитесь здесь». А в вашем мозге в действительности такие точки есть.

Меньше чем через десять лет после открытия нейронов решетки Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры получили Нобелевскую премию по медицине вместе с британцем Джоном О’Кифом: Мозеры за открытие нейронов решетки, О’Киф – за открытие нейронов места. Нейроны места – это и есть ваша красная точка. Крысы О’Кифа бегали в примерно таких же шлемах, какие были у крыс Мозеров, но их шлемы регистрировали активность нейронов в гиппокампе, а не за его пределами, в задней части коры. О’Киф обнаружил нейроны, которые активировались, только когда крысы были в определенных местах своего вольера, и никогда – в других.

Во время операции по удалению гиппокампа (с обеих сторон) и части коры уже известный нам пациент Г.М. лишился нейронов места и нейронов решетки. И вполне логично не только то, что после операции он не узнал медицинский персонал больницы, но также и то, что он не смог найти дорогу в туалет. Нейроны места и ориентирование в пространстве тесно связаны с памятью. Действительность такова, что большинство наших воспоминаний связаны с тем местом, где с нами случилось некое событие. Основываясь на исследованиях мозга крыс, мы можем сказать, что нейроны места не просто реагируют на определенное место, но и формируют некую карту, которая активируется, когда мы попадаем в то же место. Нейроны места, связанные с коробкой с игрушками в вашей бывшей детской комнате, скорее всего, пошлют вам явные сигналы, когда вы будете вспоминать, как играли с ней, пусть сейчас, когда вы это вспоминаете, вы находитесь в совершенно другом месте. То есть мысленно вы рядом с этой коробкой игрушек, когда вспоминаете о ней.

 

Рисунок 13. Нейрон места активируется только в определенном месте вольера, и его активность становится тем более выраженной, чем больше направлений выбирает крыса

 

Нейроны места были обнаружены у крыс. С точки зрения эволюции гиппокамп – древняя часть коры мозга, общая для людей и крыс. Чувство ориентации в пространстве одинаково важно и для тех, и для других, и поэтому нас не удивит, если это чувство у крыс окажется таким же сложным, как у людей. Хотя исследования чувства ориентации в пространстве у человека еще ведутся, некоторые результаты уже получены. Нейроны решетки уже обнаружены у человека. И благодаря экспериментам с крысами мы знаем, в каком направлении продолжать изыскания.

Карта и компас

У меня всегда возникают проблемы с ориентированием в незнакомых местах, и я всегда охотно это признаю. В результате меня часто просто ведут, и я совсем не тренирую навыки ориентирования. Однако – крайне редко – я абсолютно уверена, в каком направлении нужно идти. После первого экзамена в университете мы с двумя подругами поехали в Будапешт. Тут-то и настал час испытаний для моих терпеливых подруг. Но заодно они получили возможность проявить педагогический талант. Я почувствовала себя так уверенно, что мне было до слез обидно, что подруга считала, что нам нужно идти в прямо противоположном направлении. Несмотря на то что опыт подсказывал, что права она, а я ошибаюсь. Из педагогических побуждений она пошла со мной в том направлении, в каком я хотела, указывая по пути на ориентиры и терпеливо разъясняя, почему я ошибаюсь. Наконец ей удалось отключить мой беспомощный навигатор, и, развернувшись на каблуках, мы пошли в обратном направлении, которое все это время моя подруга считала правильным. Теперь уже не все мои нейроны направления головы вопили в знак протеста.

Во многом нейроны направления головы напоминают встроенный компас. Тем не менее они не скажут вам, где юг, север, восток и запад, так как связаны вовсе не с чувствительностью к магнитным полюсам Земли, а с вестибулярным аппаратом во внутреннем ухе.

Нейроны направления головы – это нервные клетки, которая активируются, когда ваша голова поворачивается, и неважно при этом, открыты у вас глаза, закрыты или вы стоите на руках. Однако, если глаза закрыты долго, направление, на которое указывают нейроны направления головы, становится менее точным.

В исследованиях с крысами было замечено, что если многократно включать и выключать свет, тем самым дезориентируя крысу, вся система направления головы может «сломаться». Нейроны направления головы перестают посылать сигнал последовательно и начинают активироваться случайно – и по-разному от случая к случаю. Кто знает, может быть, это и произошло с моими нейронами направления головы?

 

Рисунок 14. Как следует из рисунка, нейроны направления головы возбуждаются при повороте головы

 

Многое указывает на то, что нейроны направления головы связаны с памятью так же, как и нейроны места. Когда крысы спокойно лежат и спят, нейроны направления головы по-прежнему активны, особенно если крысы видят сны. На самом деле они так же активны, как и когда крысы бодрствуют и ходят по своей клетке.

Сюда, но не дальше

В задней части рядом с гиппокампом, между нейронами направления головы и нейронами решетки, расположена группа нейронов, которые рассказывают нам, где проходит граница. Нейроны границы испускают импульс, когда вы подошли к какой-то преграде, например к горе, стене или забору (в случае крысы это стенка клетки). Нейроны границы активируются у всех границ, которые, например, располагаются справа от вас, но только когда вы уже у самой границы. Если крысиный вольер расширить вправо, нейроны границы активируются не там, где раньше, а у новой границы. Нейроны границы рассказывают нейронам места и нейронам решетки, на какой области они могут сконцентрироваться.

Машина Фреда Флинстоуна

У героя мультсериала про каменный век Фреда Флинстоуна есть машина без двигателя, в которой и руль, и колеса сделаны из камней. Чтобы машина двигалась вперед, Фреду приходится идти или бежать, в зависимости от того, какую скорость он хочет развить. Такую машину построили для своих крыс Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры. Крысы должны были бежать, чтобы получить вознаграждение – кусочек шоколада на другом конце четырехметровой конвейерной ленты. Когда животным позволяли мчаться к шоколадке во весь дух, они развивали скорость до 50 сантиметров в секунду. С помощью машины Флинстоуна, в которой находились крысы, Мозеры стали регулировать скорость до 7, 14, 21 или 28 сантиметров в секунду (см. рис. 16). Пока крысы бежали к вознаграждению, ученые измеряли активность сотен нейронов. Они обнаружили отдельные нейроны скорости – то есть нейроны, которые испускали импульс в зависимости от скорости, с которой бежали крысы. Нейрон скорости – это своеобразная клетка-спидометр, работающая вне зависимости от ориентиров или освещения. Когда крысы произвольно увеличивали скорость, не будучи ограничены в ней специально, нейроны скорости начинали посылать более мощные и ясные сигналы.

 

Рисунок 15. Нейроны границы обозначают границу как стены в крысиной клетке, так и вставленной перегородки

 

Рисунок 16. Крыса в машине Флинстоуна, нейроны скорости испускают импульсы на скорости 21 сантиметр в секунду

 

Нейроны направления головы рассказывают нейронам места, в каком направлении движется крыса, а нейроны скорости говорят, с какой скоростью она движется. Нейроны решетки знают, как воспользоваться этой информацией, и координатная сетка обновляется. Нейроны решетки формируют некую карту, а нейроны границы ее ограничивают. Нейроны места предоставляют информацию о местонахождении. Все эти нейроны важны для способности ориентироваться. В совокупности эти клетки образуют навигационную систему – GPS-систему мозга со спидометром, компасом и отметками границ.