Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное

Еще один удивительный пример того, как мы пользуемся организованным знанием, чтобы быстро заучивать и кодировать новую информацию, – музыка и классическая эпическая поэзия. В блюзе и роке многие песни следуют повторяющемуся 12-тактовому формату. Поп и фолк следуют простой структуре «куплет – припев – куплет», а переходы весьма предсказуемы, поэтому текст или мелодию новой песни, устроенной по тому же образцу, выучить очень легко. Более того, музыка – великое подспорье для запоминания. В музыкальные схемы легко встроить то, что нужно запомнить. Все, что я знаю об американском законодательстве, я знаю из песни «I'm just a bill» из музыкального мультсериала «Schoolhouse Rock!», которую в детстве множество раз слышал из телевизора по утрам в субботу. Отсюда недалеко и до мысли, что многое в музыке и поэзии, созданных народами из всех уголков планеты, пережило века благодаря тому, как легко запоминается и передается значимая информация в рамках музыкальной структуры.

Возможно, самый простой способ применения схем для запоминания – тот, которым мы ежедневно пользуемся, чтобы запомнить новые события. Скажем, если вы хотите запомнить порядок карт в колоде, лучше не пытаться запомнить каждую карту по отдельности. Можно сочинить историю, которая свяжет их друг с другом (например, дама попросила короля поменять ей колесо в машине, и он проехал семерку миль до заправки «Туз»…). Эффективность подобных стратегий говорит об умной и эффективной природе человеческого запоминания – в противоположность бездумной природе фотографической памяти.

Ум в бездействии

Новейшие нейробиологические исследования пролили немало света на то, как схемы воплощаются в мозге. Как ни странно, больше всего помогло открытие сети зон мозга, которые, судя по всему, активируются, когда мы ничего не делаем.

В большинстве фМРТ-экспериментов испытуемые выполняют обычные задания: лежа в сканере, разглядывают изображения или слова на экране и принимают решения нажатием кнопки. В былые времена из этих данных делались выводы, согласно которым мозг состоит из набора разных зон, работающих по отдельности: каждая выполняет свою задачу. По мере того как мы все лучше разбирались в устройстве неокортекса, мы стали понимать, что дело обстоит совсем иначе.

Сети социальных связей у людей строятся из взаимосвязанных кругов семьи, друзей, коллег – так и неокортекс подразделяется на сети анатомически и функционально связанных между собой зон, которые общаются друг с другом, когда мы реагируем на окружающий мир [95] . По мере прогресса фМРТ-исследований становилось все яснее, что зоны в одной сети, как правило, активируются одновременно. Скажем, если я смотрю на пустой экран и на нем вдруг вспыхивает изображение собаки, «загорается» зрительная сеть; если я слышу собачий лай – загораются зоны в слуховой сети, и так далее. Когда нам дают задания, требующие больше внимания, на фМРТ видно, как повышается активация в различных нейронных сетях… за одним исключением.

95

Малкольм Янг (нейробиолог, а не покойный гитарист AC/DC) заслуживает признания за введение вычислительных методов для идентификации сетей в неокортексе (например, Hilgetag et al. 1997). В Sporns 2010 предоставляется фантастический, читабельный обзор сетей мозга.

В 2001 году Маркус Райхл, первопроходец нейровизуализационных исследований из Вашингтонского университета, отметил, что определенный набор зон неокортекса потребляет больше всего энергии в мозге, но активность в этих зонах понижается, когда люди сосредоточивают внимание на конкретной задаче – скажем, нажать кнопку, когда на экране появится X. Райхл предположил, что эта сеть зон включается по умолчанию, когда мы не взаимодействуем со средой [96] : он назвал ее «сеть пассивного режима работы мозга» (СПРРМ). Объединив под общим именем набор малопонятных зон, запрятанных в глубине неокортекса, Райхл указал, что они могут иметь некую общую функцию.

96

См. Raichle et al. 2001.

Нейробиологи, как правило, активны, амбициозны и серьезно относятся к своим задачам. В сети зон мозга, которые выключаются, когда люди берутся за дело, не может быть ничего полезного, верно? СПРРМ часто изучают в связи с «витанием в облаках» [97] – как будто ее основная функция состоит в том, чтобы помогать нам отвлекаться и бездельничать.

Я не знал, как истолковать все эти исследования. Казалось, что чего-то не хватает. Меня не устраивала мысль о том, что эволюция сконструировала огромный кусок мозга, исключительно чтобы грезить наяву. Еще больше я был озадачен, узнав, что активность мозга в гиппокампе тесно связана с СПРРМ. Когда снижается активность СПРРМ, она снижается и в гиппокампе.

97

См., например, Mason et al. 2007 и Smallwood, Schooler Я ни в коем случае не хочу сказать, что говорить об этих темах в связи с СПРРМ неверно. Моя мысль здесь заключается в том, что, помимо участия в воображении, блуждании ума и саморефлексии, СПРРМ помогает решать многие виды высокоуровневых когнитивных задач, напоминающих то, чем мы занимаемся в реальном мире, – например, извлечение автобиографических воспоминаний, пространственная навигация и рассуждение. Но если вы хотите узнать больше об этой теме, я предлагаю прочитать Mindwandering (2022) когнитивного нейробиолога Моше Бара, замечательную и легкую для чтения книгу. Хотя он действительно говорит о роли СПРРМ в мечтаниях, исследования Бара сильно повлияли на мое понимание функций СПРРМ.

Все это казалось мне полной бессмыслицей до 2011 года, когда я послушал несколько докладов на конференции по памяти в Йорке, в Англии, и узнал о растущем числе фМРТ-исследований, в которых СПРРМ подсвечивалась, как новогодняя елка [98] . Эта сеть выключается, когда люди берутся за несложные задания (например, им показывают слово «акула» и просят назвать первый глагол, какой придет в голову), но «зажигается» при более сложных мыслительных процессах – например, когда человека просят припомнить что-то из прошлого, пройти игру в виртуальной реальности или даже просто понять смысл рассказа или фильма. Вернувшись из Йорка, я объединил усилия с Морин Ритчи – тогда она была постдоком у меня в лаборатории, теперь профессор в Бостонском колледже, – чтобы просеять горку исследований, проведенных на людях, обезьянах и даже крысах, – и вскоре проявилась закономерность. Мы выдвинули предположение о том, что клеточные ансамбли в СПРРМ хранят схемы, при помощи которых люди понимают мир [99] : переживаемые события расчленяются на кусочки, которые можно использовать вновь, чтобы создавать новые воспоминания. А гиппокамп, в свою очередь, может собирать эти кусочки воедино, чтобы сохранять конкретные эпизодические воспоминания.

98

Я признателен Мику Раггу, пионеру когнитивной нейронауки, за разговор, вдохновивший меня на погружение в подробности исследований СПРРМ. Мик только что написал влиятельную обзорную статью, демонстрирующую, что вся СПРРМ показывает повышенную активацию, когда мы вспоминаем слова из списка для изучения (Rugg, Vilberg 2013), и указал на параллель между тем, что все наблюдали (и упускали из виду) в фМРТ-исследованиях памяти, и тем, что все наблюдали в фМРТ-исследованиях сетей мозга. Мик указал мне на отличную работу Рэнди Бакнера, Джесс Эндрюс-Ханна и Дэниела Шектера (2008), которая запечатлела эти параллели.

99

Ranganath, Ritchey 2012.

Мне не терпелось проверить наши гипотезы о СПРРМ, но я не знал, с чего начать. Почти все, что нам было известно о нейробиологии человеческой памяти, опиралось на исследования по модели Эббингауза, в которых мы просили людей запоминать списки случайных слов и лиц. Подобные задачи не слишком позволяют развернуться в пользовании схемами. К счастью, на горизонте замаячили перемены. Мне стали попадаться на глаза новые данные из исследований, где мозговую активность наблюдали на фМРТ, пока люди смотрели фильмы или слушали рассказы [100] . Эти исследования показывали, что не обязательно ограничиваться фиксацией микрокосмов памяти. Можно целить выше и изучать память на события, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни. Эти работы вдохновили меня на то, чтобы собрать команду «супердрузей» – со мной были Сэм Гершман из Гарварда, Лючия Меллони из Нью-Йоркского университета, Кен Норман из Принстона и Джефф Закс из Вашингтонского университета – и построить компьютерную модель того, как СПРРМ помогает запоминать события реальной жизни [101] . Удивительным образом мы убедили Управление военно-морских исследований США поддержать этот проект, и я принялся перестраивать подход своей лаборатории к изучению механизмов памяти.

100

Говоря о «новых» данных, я имею в виду, что результаты из лабораторий Доллера (Milivojevic et al. 2015, 2016) и Нормана/Хэссона (Chen et al. 2017, Baldassano et al. 2017, 2018) привлекли мое внимание, но другие инновационные фМРТ-исследования памяти для естественных стимулов создали прецедент для размышлений об этих вопросах (например, Zacks et al. 2001, Swallowetal. 2009, Ezzyat, Davachi 2011).

101

В нашей первой совместной публикации Ник Франклин (бывший тогда постдоком в лаборатории Сэма Гершмана) представил амбициозную вычислительную модель для объяснения схем, границ событий и реконструкции эпизодических воспоминаний (Franklinetal. 2020).

Мы перешли от изучения активности мозга у людей, которые заучивали отдельные слова или картинки, к экспериментам посложнее, где люди вспоминали, что происходило в сорокапятиминутном фильме или рассказе [102] . Наша команда долгие месяцы снимала фильмы и писала рассказы, а один постдок, Алекс Барнетт, даже сделал два мультфильма (один – полицейская производственная драма, другой – что-то среднее между «Шреком» и «Игрой престолов»). После всех трудов мы наконец были готовы проверить гипотезы о том, как схемы помогают нам понимать и формировать воспоминания о мире.

102

См. Barnett et al. 2022, Reagh et al. 2020, Cohn-Sheehy et al. 2021, 2022 и Reagh, Ranganath 2023.

Одно из наших самых интересных исследований провел Зак Ри, который тогда был постдоком в моей лаборатории, а теперь профессор в Вашингтонском университете в Сент-Луисе. Практически все события, которые мы переживаем, состоят из четырех основных компонентов: люди, вещи, а также места и обстоятельства, в которых они взаимодействуют. Поэтому мы предположили, что схемы для людей и вещей будут храниться отдельно от схем для мест и обстоятельств, в разных местах СПРРМ. Чтобы проверить эту гипотезу, Заку пришлось стать режиссером-любителем. Он снял на камеру GoPro двух других постдоков, Алекса Барнетта и Камин Ким, в супермаркете и в кафе. В одном фильме Алекс выбирал консервы в магазине Safeway, в другом Камин читала книгу и пила чай в Mishka's, знаменитом кафе в Дэвисе. В этих коротких видео были запечатлены простые и понятные события, так что они идеально подходили, чтобы проверить, используем ли мы вновь одни и те же схемы, когда осознаем и запоминаем события. Если это так, стоит ожидать, что области, входящие в СПРРМ, проявят схожую активность (то есть те же коды памяти), скажем, при наблюдениях, как Алекс покупает консервированную фасоль в дешевом кооперативном магазине и как Камин покупает органическую голубику в Nugget (модной местной продуктовой сети). Чтобы все это проверить, мы укладывали людей в сканер и записывали активность мозга, пока они смотрели все восемь фильмов Зака, а потом пересказывали их содержание по памяти.

Завершив эксперимент, мы решили посмотреть, обнаружатся ли закономерности в данных фМРТ – увидим ли мы коды памяти, которые позволят понять, как для разных событий схемы используются заново [103] . Мы обнаружили, что СПРРМ предоставляет сырье, необходимое, чтобы понять и запомнить каждый фильм, но не хранит эпизодических воспоминаний, привязанных к контексту. Вместо того чтобы сохранять уникальный код памяти для каждого фильма, СПРРМ разбивала каждый фильм на компоненты, которые использовались снова и снова, чтобы понимать или запоминать другие фильмы, состоящие из тех же компонентов. Коды памяти в одной из частей СПРРМ могли сообщать нам, смотрит ли испытуемый фильм, действие которого происходит в супермаркете или кафе, а коды памяти в другой части сообщали, кто снимался в фильме – Алекс или Камин. А вот гиппокамп, в отличие от СПРРМ, сохранял лишь воспоминание о начале и конце каждого фильма (то есть о границах событий).

103

Это данные из Reagh, Ranganath Я упростил описание, но призываю читателя ознакомиться с этим исследованием, чтобы получить больше информации. На самом деле мы обнаружили различия в трех различных подсетях СПРРМ. Задняя медиальная сеть (PMN) сохраняла разные коды памяти для каждого кафе и каждого супермаркета; медиальная префронтальная сеть (MPN) сохраняла общий код памяти для фильмов о супермаркетах и общий код памяти для фильмов о кафе; передняя височная сеть (ATN) сохраняла отдельный код памяти для каждого персонажа.