Память
Нам кажется, что опыт прошлого записывается, как видеокамерой, а воспоминания хранятся, точно на жестком диске компьютера в виде файлов, которые можно воспроизвести. Но в действительности непрерывная последовательность - это иллюзия, состоящая из единиц информации, более того, даже не из физических объектов вроде клеток мозга, но промежутков между ними.
Большинство животных обладают «имплицитной памятью» восприятия и моторных навыков, которые включают в себя и рефлекторные действия. В 1903 году русский физиолог Иван Павлов, специалист по пищеварению, заметил, что у его лабораторных собак слюноотделение начинается не только при виде или запахе пищи, но и когда накануне кормежки в поле их зрения появляется лаборант. Эта «психическая секреция» вдохновила его на знаменитый эксперимент: звонок колокольчика перед кормлением вырабатывал у собаки рефлекс на два стимула. И слюноотделение у животного начиналось от одного лишь звука колокольчика, подтверждая, что поведение можно регулировать дрессировкой.
Животные с развитой нервной системой обладают также «эксплицитной памятью» — на факты и события, которые требуют осмысленного восприятия. У человека оба вида памяти — имплицитная и эксплицитная — хранятся в коре головного мозга, но формируются они в других областях, как показывает случай Г. М., 27-летнего американца, страдавшего эпилептическими припадками. В 1957 году хирург Уильям Сковилл и нейрофизиолог Бренда Милнер описали результаты удаления у пациента Г. М. части медиальной височной доли, области над стволом мозга, включающей в себя парную изогнутую структуру—гиппокамп. После операции Г. М. мог вспомнить события, происходившие до нее, но не после. От эпилепсии Г. М. излечился, но остался с «антероградной амнезией» — неспособностью формировать новые воспоминания.
Обучение
Вплоть до середины XX века мозг представлялся исследователем чем-то вроде черного ящика. Что совсем неудивительно, если осознаешь, что мозг млекопитающего — это миллиарды нейронов, каждый из которых соединен тысячей синапсов с другими клетками. Вместо того чтобы пытаться распутать этот клубок нитей, австрийско-американский нейробиолог Эрик Кандель решил выбрать существо попроще —Aplysia, морского моллюска с 20 000 нейронов. Его крупные клетки облегчают исследование процессов обучения и поведения. Кандель, начавший свою работу в 1960-е, использовал крошечные электроды для регистрации импульсов в структуре из 30 нейронов, контролирующих базовый защитный рефлекс у морских моллюсков — они втягивают жабры, если к их сифону что-то прикасается.
Кандель начал с процесса сенсибилизации, повышения чувствительности. Если вы, дрожа от страха, смотрите фильм ужасов, а кто-то в этот момент легонько шлепнет вас по плечу, ваша реакция будет чрезвычайно острой. Кандель выяснил, что слабое постукивание по хвосту аплизии делает ее гораздо более восприимчивой к прикосновениям к сифону. Моллюск запоминает неприятный опыт, и продолжительность памяти зависит от частоты воздействия: после однократного воздействия он забывает о нем в течение часа, но уже четыре повторяющихся удара заставляют его помнить неприятность целый день. Таким образом, трансформация кратковременной памяти в долговременную предполагает регулярное повторение.
Синаптическая пластичность
В 1894 году испанский биолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль, отец современной нейронауки, предположил, что синаптическая связь не постоянна, а подвижна, — этот принцип ныне известен как «синаптическая пластичность». Работа Канделя это доказала: поскольку он использовал одну и ту же нейронную цепь для различных обучающих процессов — в том числе для противоположного сенсибилизации привыкания, — стало очевидно, что память обеспечивается не клетками, а связями между ними.
Эксплицитная память фактов и событий гораздо более сложное явление, чем имплицитная, рефлекторная, и порой она предполагает связь между внешне не связанными фрагментами информации. Но каким же образом нейроны вступают во взаимодействие друг с другом? Еще в 1949-м канадский психолог Доналд Хебб предположил, что если клетка регулярно генерирует импульс в направлении соседней, которая затем посылает свой собственный сигнал, синаптическая связь между ними крепнет. Проще говоря, клетки, которые вместе активизируются, связаны друг с другом. Этот физический эффект сейчас называется долговременной потенциацией синаптической передачи (LTP).
Индивидуальная память напоминает русло реки, которое заполняется водой только тогда, когда клетки активны. Их физический след («энграмма») — это отпечаток на сухом дне, который может стать глубже в результате длительной активности нейронов. Само русло состоит из разных веществ: белки внутри нейронов, ионы кальция, создающие разность потенциалов между клеточными мембранами, и нейротрансмиттеры типа серотонина, глутамината и допамина в синаптических щелях.
Хранение и воспоминание
Кратковременная память обеспечивает хранение информации в течение нескольких секунд или минут; долговременная — на годы. В 1986 году Кандель открыл молекулярные различия между ними: после введения в клетки аплизии веществ, блокирующих синтез новых белков, краткосрочная сенсибилизация сохранялась, но долговременная память не формировалась. То есть кратковременная память использует вещества, находившиеся в синапсе прежде, а долгая нуждается в синтезе новых белков, которые обеспечивают коммуникацию между синапсами и клеточным ядром при участии генов CREB-1 и CREB-2, кодирующих транскрипционные факторы.
«Если элементарные формы обучения являются общими для всех животных с развитой нервной системой, тогда должны существовать постоянные элементы в механизме обучения на клеточном и молекулярном уровне» Эрик Кандель
Гораздо меньше нам известно о том, каким образом хранятся и активизируются воспоминания. Появилась, в частности, интересная идея, что недавний опыт проходит период «восстановления», перед тем как превратиться в прочную долгую память. В 2000 году канадский нейробиолог Карим Надер обучил крыс соотносить слабый удар электротоком с высоким звуком. После инъекции вещества, предотвращающего формирование новых воспоминаний, крысы переставали вздрагивать от резких звуков — они забыли о своем страхе. Извлечение воспоминаний — это каждый раз восстановление памяти, при котором сначала нужно получить доступ к фрагментам информации, а затем соединить их заново. Это совершенно не похоже на обычную запись, скорее на собирание пазла, поэтому воспоминаниями легко манипулировать.
Центры хранения
Воспоминания о прошлом не локализованы в отдельной зоне человеческого мозга, но существуют в виде связей между нейронами в соответствующих отделах. Гиппокамп, расположенный в средней височной доле, нужен для формирования конкретных воспоминаний о точной информации, о фактах, но долговременная память организована в коре.
Манипулируя памятью
Память ненадежна, пластична и легко изменяема. Американский психолог Элизабет Лофтус в 1974 году обнаружила, что ложные воспоминания можно внушить, используя «эффект дезинформации» - задав наводящий вопрос или изменив крохотную деталь. Если, например, заменить нейтральное слово «удар» на «авария», воспоминания очевидцев происшествия искажаются и они даже утверждают, что видели разбитое вдребезги стекло, хотя ничего подобного не происходило. Видимо, не следует осуждать преступников на основании одних лишь свидетельских показаний. Ученые стремятся использовать эту ненадежную природу памяти для исправления тяжких воспоминаний и улучшения психического здоровья, в частности для лечения посттравматического синдрома у военных. В отличие от компьютерных файлов, разложенных по папкам, память невозможно удалить одним нажатием кнопки, потому что ее единицы - включая сенсорную информацию и связанные с ней эмоции - рассредоточены по всему мозгу. Но для того чтобы событие стало частью долговременной памяти, требуется время, что дает человеку возможность «помнить, что надо забыть»: пациента с посттравматическим синдромом просят освежить в памяти недавние трагические события, одновременно предлагая лекарство типа пропранолола (анаприлин, бета-блокатор), нейтрализующее вещества, которые формируют и поддерживают память. Это прерывает синаптические связи между событием и вызванным им стрессом, ослабляя эмоциональную составляющую памяти.
