Отпечаток перстня

КОЛЛЕКТИВНЫЕ СОСТОЯНИЯ

Вытягивание глиальных клеток внесло приятное оживление в среду сторонников гипотезы проторения, наблюдавших за поисками внутримолекулярного кода с известным недоверием. Гипотеза проторения привлекала многих ученых – Рамона-и-Кахала, Павлова, а в наши дни Хебба, Экклза, Конорского. Последние воочию видели структурные изменения в клетках, причем не только в глиальных, но и в нервных. Если какой-нибудь аксон будет поврежден, связь нейрона с соседями не прервется: через некоторое время ствол аксона покроется ветвями терминалями, терминали начнут совершать движения, напоминающие движения амебы, их кончики будут становиться все тоньше и вытягиваться все дальше и, наконец, придут в соприкосновение с другими нейронами. Образуются новые синапсы. Наблюдая за ростом аксонов и глиальных клеток, нетрудно представить себе действие электрошока или рибонуклеазы и весь процесс консолидации следов. Достаточно только согласиться с тем, что след кодируется благодаря структурному сдвигу в клетке, приводящему к образованию новой связи в клеточном ансамбле. Волокно аксона или глии растет, вдруг мозг, охватывают судороги, кончик волокна сокращается, и теперь надо будет подождать, пока он не наберет силу и не начнет расти снова. Образ бури, пригибающей ветви, лишается своего переносного смысла. В этой картине разгадка и самоусиления следов, и амнезий, и всей необъятности нашей памяти. Один нейрон может установить десятки контактов со своими соседями, и даже если к старости у нас перемрет половина нейронов, самоусиление и тренировка сохранят нам все связи для воспроизведения заслуживающих того впечатлений.

РНК – участница синтеза белка, из которого состоят ветви. Ради этого синтеза и начинается в нейронах бурное образование РНК. Как хорошо показал Ф. 3. Меерсон в своей книге «Пластическое обеспечение функций организма» (где глава о памяти написана вместе с Р. И. Кругликовым), усиленная импульсация, вызываемая умственным напряжением, быстрее изнашивает белки, и они распадаются. В клетках образуются продукты распада – метаболиты изнашивания. Система белкового синтеза работает на принципе обратной связи. Образование метаболитов служит сигналом к восстановлению нарушенного равновесия – к началу нового синтеза РНК и белков. По мнению Меерсона, эти метаболиты, а не сама РНК, и делали крыс Джекобсона сообразительнее. Получив кусочки обученного мозга или даже ганглия, а с ним метаболиты, необученный мозг начинал активно синтезировать новый белок и воспринимал навык «с одного сочетания». Физиологов, экспериментировавших с рибонуклеазой, сначала удивляло, почему она не влияет на самую первую реакцию после обучения навыку. Объяснение простое: на первых порах нейронам хватает старого запаса РНК. Когда они истощаются, рефлекс угасает. С тех же позиций можно объяснить и перестановку нуклеотидов в молекулах. Новые ветви строятся из нового белка, а новому белку нужна новая и в структурном отношении РНК. Мириады связей охватывают весь мозг, вот почему никому не удалось найти хранилище следов в одном каком-нибудь месте и с помощью электрода навсегда изъять оттуда образ ноги или ботинка. Помнит весь мозг, помнит и умеет сливать все образы в единый процесс воспоминания. Возможно, следы записываются на многих уровнях и во многих отделах мозга: разрушен один, где запечатлены подробности, остается другой, где подробностей меньше, но зато отчетливо записано значение события или предмета. Природа склонна к иерархии. Сторонники гипотезы проторения и образования ансамблей не отрицают молекулярного кода. Они, подобно Лапласу, просто не нуждаются в гипотезе кода, но, если Хиден окажется прав, они готовы согласиться с ним. Лет пять об РНК не было ни слуху, ни духу, но вот в 1971 г. в Будапеште, на III конференции Международного нейрохимического общества группа американских исследователей во главе с Г. Унгаром сообщила об идентификации «фактора», с помощью которого навык переходил из мозга в мозг. Группу мышей приучали бояться темноты. Такая же боязнь возникала и у второй группы, когда им вводили экстракт из мозга первой. Ученым удалось выделить активное начало, содержащееся в виде комплекса с РНК. Это был пептид из 15 аминокислот, который биохимики назвали «скотофобином», то есть «мракострахом». Через несколько месяцев другая группа исследователей, синтезировав скотофобин, ввела его золотым рыбкам, и рыбки стали бояться темноты. Пометив его радиоактивным йодом, экспериментаторы определили, в каких долях мозга он концентрируется у рыбок. Что ж, все это может и иметь отношение к памяти – к одному из ее уровней. Сторонники гипотезы проторения не утверждают, что структурные связи это и есть следы. Ведь это тоже код, такое же вторичное, а не первичное явление, как и последовательность из 15 аминокислот скотофобина. Никто не может сказать заранее, какой должна быть структура пептида, вызывающего боязнь света, да и существует ли такой пептид. Точно так же ни один нейрофизиолог не найдет те конкретные синапсы, которые образуются после запоминания того или иного навыка. Может наступить тот день, когда нейрофизиологические и биохимические гипотезы сольются в одну. Но все равно единая гипотеза так и останется гипотезой, а не теорией, ибо никто пока не представляет себе кодирования ни на уровне пептида, ни на уровне аксонной ветви. Как психологический образ обретает структурный символ? Как происходит декодирование, обратное превращению? Перстень оставляет отпечаток, но отпечаток, увы, не зеркальное изображение перстня, а неведомый символ. А может быть, и нет никаких символов, нет отпечатков, может быть, вообще все происходит иначе?

Попытки примирить две главные гипотезы следов можно найти у американского нейропсихолога Карла Прибрама. «Молекулярное кодирование,- говорил он,- может быть предназначено для одних нужд, например, для немедленного узнавания, а синаптическое для других, например, для припоминания целых событий, развернутых во времени». В этих словах отражена самая главная из нынешних тенденций в подходе к следам, родившаяся задолго до их поисков, но завладевшая умами только в последнее десятилетие. Истоки этой тенденции мы видели уже у Аристотеля, который думал, что важнее всего не след, а его интерпретация – усилие души, носящее временной характер. «Нельзя приписывать пространственного отношения тому, что определено только во времени»,- заметил через много веков Кант, и Шеррингтон, сравнивший мозг с ткацким станком, с удовольствием процитировал Канта в одной из своих лекций. С Кантом соглашался Бергсон, настаивавший на том, что обсуждение работы мозга и психики следует вести в терминах времени, а не пространства. Окончательно формулируя эту тенденцию, Грей Уолтер сказал, что след памяти это «не вещь, а процесс, не монета, лежащая на столе, а свеча, горящая на алтаре». Не вещь, а процесс – вот в чем суть! В отрыве памяти от усилия припоминания, дощечки от считывания с нее, в подмене пламени и ткущегося узора монетой, лежащей на столе или в кошельке, кроется недолговечность и изъяны всех моделей, авторы которых сводили след к статичному отпечатку, имеющему точное местоположение. Дощечка с вдавленными раз и навсегда отпечатками настолько заворожила исследователей, что даже, говоря о связи памяти со временем, они придавали этой связи лишь гносеологический смысл, но как только дело доходило до обсуждения субстрата, замыкались в пространственных структурах. Хранение следов само собой превращалось в хранилище, в то, что можно было прощупать инструментом.

Рассматривая гипотезы о взаимодействии ума и мозга, в том числе гипотезу английского психолога Дж. Смайтиса, предположившего, что ум и мозг занимают различные трехмерные пространства некоего гиперпространства, Дж. Уитроу справедливо замечает, что нам незачем говорить о пространственной протяженности ума: мозг в силу своей материальности существует как в трехмерном пространстве, так и во времени, а ум существует только во времени. Это тоже процесс, а не вещь. Как же должно происходить взаимодействие ума и мозга? Подобно взаимодействию звука (в уме) с партитурой (на бумаге). Уитроу говорит, что ум, память и время являются самоотносящимися понятиями, и, анализируя их, мы пытаемся себя самих поднять за волосы. Но трудность эта преодолима, если мы согласимся с тем, что ум подобен мелодии. Это процесс интеграции тождества личности, имеющего протяжение и локализацию во времени, но не в пространстве, хотя он и имеет область влияния, наиболее сильного в окрестностях данного мозга. Заканчивается это рассуждение указанием на ту физическую аналогию, которая, видимо, уже приходит в голову читателя: «В атомной физике мы стали использовать идею неопределенности пространственной локализации материальных объектов. Возможно, что в случае ума мы сталкиваемся с чем-то подобным… Как бы то ни было… недостающее звено между психологическими и физиологическими аспектами деятельности мозга и тождества личности следует искать не в каком-то гипотетическом гиперпространстве, но скорее во временном измерении». Так оно и случилось: вчитайтесь еще раз в слова Прибрама: он говорит о памяти в терминах времени. Конференция о проблемах памяти, на которой Р. И. Кругликов говорил о сущности ретроградной амнезии, называлась «Конференцией о следовых процессах», не о следах, а о процессах, и это новшество академик М. Н. Ливанов специально подчеркнул в своем заключительном слове.

О принципе неопределенности, на который ссылается Уитроу, о том, почему Бор и Гейзенберг запретили совместное существование координаты и скорости, можно прочесть и в специальных и в популярных сочинениях, но для данного случая лучше всего обратиться к статье профессора А. С. Компанейца «Физика и психика», напечатанной в журнале «Наука и жизнь» (1971, № 7). Компанеец вспоминает, как Бор сравнивал процесс измерения в квантовой системе с воздействием воли на сознание. Слово влияет на мысль, отделяя ее от сопровождающих ее неясных ассоциаций и оттенков. Он вспоминает «Улисса», где «поток сознания» производит тягостное впечатление, потому что в нем по необходимости все выражено словами и в этом смысле, на какие бы ухищрения ни пускался Джойс, нереалистично. По мнению Бора, поиски словесного эквивалента мысли подобны действию измерения на квантовый прибор: прибор всегда грубее объекта, подвергающегося измерению. Желая что-нибудь вспомнить или заставить вспомнить другого, мы действуем на психику неконтролируемым образом. Извлекая информацию из ЭВМ, мы знаем, в каком состоянии была и осталась ее память; действие машины подчиняется принципу определенности, за ним можно следить, не нарушая его. Применительно к психике все наоборот: извлекая из нее сведения, мы вносим нарушение в ее работу и не знаем, что в ней переменилось. Не означает ли это, что закономерности мышления можно формулировать только на языке квантовой теории? Дать окончательный ответ на вопрос пока невозможно, но можно рассмотреть некоторые физические явления, изучение которых способно приблизить нас к разгадке природы памяти и мышления.

В 1911 г. Каммерлинг-Онесс обнаружил, что некоторые металлы при температуре в несколько градусов выше абсолютного нуля теряют электрическое сопротивление. Всем было ясно, что сверхпроводимость должна объясняться квантово-механическими законами, но объяснение было найдено только в 1956 г., когда удалось привлечь к нему новые факты и методы квантовой теории поля. Все электроны сверхпроводника объединены в коллективном состоянии, поэтому причины, воздействующие на отдельный электрон и приводящие к затуханию тока в обычном металле, этого состояния нарушить не могут. Физик Литтл попытался представить себе, какое строение могли бы иметь такие сверхпроводящие тела при комнатной температуре. Они должны состоять из длинных полимерных молекул, построенных в виде хребтов с боковыми привесками, подобными листьям на стебле. В хребте должны чередоваться простые и двойные химические связи, что и создает металлическую проводимость вдоль хребта; боковые же привески должны легко поляризоваться, то есть допускать быстрое смещение заряда с одного конца молекулы на другой. Поляризация привесков способна привести к особому взаимодействию между электронами, движущимися вдоль хребта, взаимодействию, которое и объединит их в коллективное состояние. Может быть, думает Литтл, длинные полимерные молекулы в клетках мозга находятся в квантовых состояниях, напоминающих сверхпроводящие. Если это так, то память основана на незатухающих токах в этих клетках: все, что мы помним, обязано сложнейшему коллективному состоянию мозговых молекул. Гипотеза эта кажется привлекательной Компанейцу. К сожалению, поведение столь сложных неавтономных систем не имеет еще надлежащего описания в аппарате квантовой теории, но квантовая теория отнюдь не перестала развиваться, и количество ее объектов далеко не исчерпано. О геометрически локализуемых клетках не может быть и речи, о гиперпространстве тоже. Нет, речь может идти о «пространстве квантовых состояний», которое неизмеримо богаче геометрического: даже в случае одного атома оно бесконечномерное. Вот как выглядит восковая дощечка Платона в глазах физика середины двадцатого столетия.

Неполадки в какой-нибудь части мозга, с этой точки зрения, не могут уничтожить квантовых состояний. Компанеец вспоминает еще одно физическое явление, на которое указал тот же Прибрам и в котором он увидел объяснение самой удивительной загадке узнавания – молниеносному восстановлению образа по ничтожной доле информации. В оптике начал развиваться новый метод фотографирования предметов – голография (от греческого «голос»- весь). Само явление было открыто в 1948 г. английским физиком Д. Габором. Габор обнаружил, что при сложении светового поля, прошедшего через прозрачный объект, и поля, рассеянного им, на фотопластинке можно зафиксировать интерференционную картину, которая после проявления и просвечивания лучом из того же источника дает отчетливое объемное изображение предмета. Ю. Н. Денисюк доказал, что для просвечивания голограмм не обязательно пользоваться монохроматическим излучением фиксированной частоты, как считалось прежде, можно употреблять и обычный белый свет: голограмма «сама выберет» из него то излучение, которым пользовались при ее записи. Если пластинку с голограммой разбить на куски, то при освещении каждого из них по-прежнему получится объемное изображение всего предмета, хотя и худшего качества, а не его части, как это было бы с обычной фотопластинкой. Каждый участок голограммы несет информацию о целом объекте. На одной, пластинке можно записать десятки разных голограмм и даже получить на ней движущееся изображение; при считывании луч последовательно воспроизведет все эти этапы с заданной скоростью.

По мнению профессора С. Н. Брайнеса, память это набор голограмм, связанных между собой логическими отношениями. Подобно тому как кусочек голограммы сохраняет образ всего объекта, так и каждый нейрон способен сохранять информацию обо всех состояниях своих соседей по «коллективу» и обо всех переменах в мозговой активности. Проделайте простой опыт. Опустите в чашку с водой предмет, направьте на него ультразвуковые волны; на поверхности воды возникнет волнение, узор голограммы предмета, снимок отраженного от него фронта волны. Переведите язык колебаний поверхности воды на язык световых волн, осветив поверхность лазером, перенесите узор на фотопластинку, и предмет, скрытый на дне чашки, станет видимым. Нервные окончания дендритов создают на мембране нейрона узор электрического поля, меняющийся во времени. Узор, в свою очередь, меняет состояние электрохимической среды, в которой живут наши нервные клетки; перемены записываются в перестройках молекул; молекулярные перестройки вызывают формирование нового узора. Тысячи состояний записываются на поверхности одного нейрона в условиях, где электрохимическая среда играет роль чашки, электрическое поле, которое генерируют нейроны,- роль света, а изменения в структуре молекул – роль структурной основы голограмм. Голографический подход допускает в качестве механизма образования следов любые изменения субстрата, в котором хранится интерференционная картина. Память рассматривается как динамический процесс, происходящий не в структуре с жесткими связями, а в гибкой среде, где нейронные сети служат лишь каркасом, а каждая точка среды является не хранилищем единицы информации, а лишь участницей процесса хранения и воспроизведения. Говорить о следах, а лучше всего о следовых процессах, можно лишь, имея в виду результат действия статистических законов. Так биоголография перекликается с квантовой теорией, а восковая дощечка превращается в непрерывно ткущийся узор на поверхности «коллективных состояний» и голограмм. Нам трудно представить себе это, но отчего же не смущает нас то, что мы не представляем себе зрительно собственной мысли, самого процесса воспоминания? Декарт говорил например:

«

Я знаю себя как мысль, но я, безусловно, не знаю себя как мозг». Все дело в привычке. Не так уж много времени прошло с тех пор, как тот же Декарт, описывая гипотетические поры, которые, то сжимаясь, то расширяясь, дают дорогу «жизненным духам», заложил основы для гипотезы проторения и построил первую модель синапса.

КОЛЛЕКТИВНЫЕ СОСТОЯНИЯ (окончание)

Но можно ли познать себя и как мысль, и как мозг и связать это знание воедино? Уитроу не единственный, кому приходил на ум образ человека, пытающегося поднять самого себя за волосы. После того как Гедель доказал свою знаменитую теорему о невозможности описания всех состояний системы на языке самой системы, идея, выраженная в подобных поговорках, стала предметом серьезного обсуждения. Не тщетны ли все эти эксперименты и гипотезы, от которых кошелек оперативной памяти у читателя давно лопнул по швам?

Нет, не тщетны. Геделя оспорить трудно, и, видимо, до конца мы не познаем себя и как мысль и как мозг. Однако на этот счет есть немало обнадеживающих соображений. Доказано же, что нам никогда не добраться до соседних галактик, но разве это умеряет наш восторг по поводу посадки автоматической станции на Марс и разве не хочется нам ступить ногой на эту планету? Жак Моно замечает, что мы еще так мало знаем о мозге, даже о мозге лягушки, что «проблема Геделя» станет злободневной еще очень нескоро. Не окажется ли геделевская теорема не абсолютным ограничением, а всего-навсего серьезным препятствием, которое просто надо научиться обходить? Приближаться к истине можно без конца, и когда ученые будут встречать XXI век, никто уже не повторит ошибки лорда Кельвина и не скажет, что все самое главное уже открыто и впереди остались одни доделки.

Но в чем же, спросите вы, приблизились к истине ученые нашего времени? Намного ли больше узнали они о памяти, чем Платон, Аристотель, Декарт? Ведь восковая дощечка так и осталась метафорой, а следы-отпечатки, превратившись в «следовые процессы», не сделались от этого более осязаемыми.

Прежде чем ответить на эти вопросы и подвести итог нашему повествованию, расскажем о самых последних событиях и исследованиях в области, лежащей на грани между экспериментальной психологией и педагогикой. Это поможет нам и правильно оценить то, что сделано и отчетливее разглядеть перспективу, а, возможно, и угадать те направления, по которым пойдут дальнейшие изыскания.