Правила мозга. Что стоит знать о мозге вам и вашим детям

В воспроизведении воспоминания о той позорной ситуации сорокалетней давности мне помогали многие системы памяти. Поэтому сейчас я бы хотел описать вам временные рамки системной консолидации.

Как и при битве под Аустерлицем, история формирования нейронных связей объединяет несколько войск нейронов: во-первых, кора головного мозга – этот тонкий, словно папиросная бумага, слой нейронов, окутывающий мозг, подобно воздуху, обволакивающему поле сражения, во-вторых, средняя часть височной доли, где приютился хорошо известный и часто упоминаемый старый солдат – гиппокамп. Эта драгоценность короны лимбической системы участвует в формировании долговременной памяти. (Этот психический процесс мы рассмотрели на примере взаимоотношений «учитель – ученик» между нейронами гиппокампа.)

Какова связь между корой головного мозга и средней височной долей, становится понятно из процесса формирования долговременной памяти. Нейроны «прорастают» из коры головного мозга в височную долю, что позволяет гиппокампу подслушать информацию, получаемую корой. Выполняя функцию разведчика, ветвистая сеть также проникает из височной доли в кору. Такая сложная обратная цепь позволяет гиппокампу отдавать приказы кортикальным областям, ранее получившим сигнал, и одновременно получать информацию от них. Таким вот причудливым образом в мозге формируются воспоминания. В результате действий упомянутой коалиции создается долговременная память. Тем не менее, как обеспечивается прочность воспоминаний, не совсем понятно даже после тридцати лет исследований. Впрочем, науке известны некоторые особенности взаимодействия этих участков головного мозга.

1. Сенсорную информацию гиппокамп получает от коры головного мозга, и воспоминания формируются в коре путем обратной связи.

2. Электрический контакт обеспечивается поразительной «общительностью» нейронов этих двух областей мозга. Спустя долгое время после получения сигнала гиппокамп и соответствующие нейроны коры головного мозга все еще продолжают «болтать» о нем. В описанный мной день я уже лег спать, а мой гиппокамп был занят тем, что передавал сигналы коре головного мозга об Аустерлице, вновь и вновь проигрывая воспоминания в памяти, пока я спал. Такой автономный процесс выступает безапелляционно в пользу режима сна. Важной роли ночного отдыха в обучении посвящена глава 7 .

3. Так как эти две области головного мозга активно задействованы, создаваемые ими воспоминания непостоянны и изменчивы. Но на этом процесс не заканчивается.

4. Через некоторое время гиппокамп оставляет в покое кору головного мозга, что позволяет мозгу запомнить событие. Далее следует важное разбирательство. Гиппокамп отключается только в том случае, если корковая память полностью консолидирована – то есть кратковременная, изменчивая память преобразована в надежную и постоянную. Этот процесс представляет собой суть системной консолидации и включает комплексную реорганизацию областей мозга, обеспечивающих поддержку соответствующих энграмм.

Сколько же необходимо времени, чтобы отправить определенную информацию на долговременное хранение в абсолютно неизменном виде? Другими словами, сколько времени должно пройти, чтобы гиппокамп перестал взаимодействовать с корой головного мозга? Часы? Дни? Месяцы? Ответ удивляет практически всех. Правильный ответ – годы.

Память в движении

Помните пациента Г. М., которому удалили гиппокамп, тем самым лишив его способности кодировать новую информацию? А это значит, он совершенно не запоминал и новых знакомых, и каждый раз людям приходилось с ним знакомиться заново. Неспособность мозга кодировать и сохранять новую информацию называется антероградной амнезией. Однако у знаменитого пациента была еще и ретроградная амнезия – потеря памяти о прошлых событиях. Спроси вы Г. М., что произошло за три года до операции, за семь лет до операции, он не смог бы ответить. У больного начисто отсутствовали воспоминания. Если бы это было все, что вы знали о Г. М., можно было бы сделать вывод, что потеря гиппокампа приводит к полному уничтожению памяти. Однако же это не так. Г. М. отлично помнил о далеком прошлом, например о детстве. Он помнил свою семью, подробности различных событий и т. д. Приведу отрывок диалога между ним и ученым, наблюдавшим его долгие годы.

Ученый. Вы можете вспомнить какое-нибудь особенное для вас событие, например Рождество, день рождения, Пасху?

(Напомню, что этот человек не способен был запомнить, что встречался раньше с человеком, задающим ему этот вопрос, хотя тот работал с ним уже на протяжении десятилетия.)

Г. М. У меня есть некоторые мысли о Рождестве.

Ученый. И какие же?

Г. М. Ну, мой отец был с юга, поэтому не праздновал Рождество так, как принято тут, на севере. То есть мы не ставили елки и всякое такое. Он переехал на север, хотя и родился южнее Луизианы. Еще я помню название городка, в котором он родился.

Если Г. М. может вспомнить конкретные подробности о событиях далекого прошлого, должна существовать точка отсчета, с которой начинается потеря памяти. И где она? В результате подробных исследований было установлено, что память пациента начинает пропадать на границе одиннадцатилетнего периода, предшествующего операции. Если построить график его памяти, то он бы начинался с максимальной отметки и сходил на ноль за одиннадцать лет до операции – такой память Г. М. осталась навсегда.

Что это означает? Гиппокамп был задействован во всех процессах формирования памяти, и его потеря должна была привести к полному разрушению памяти – полностью стереть воспоминания. Но этого не произошло. Гиппокамп участвует в формировании памяти о событии в течение более чем десяти лет с момента, когда воспоминание было подготовлено к долговременному хранению. Затем каким-то образом память использует другую область, не поврежденную у Г. М., в результате чего он помнил некоторые ранние события. На примере таких пациентов мы убеждаемся в том, что гиппокамп связан с новыми энграммами в течение нескольких лет. Не дней. Не месяцев. А лет. Даже десятилетие или больше. Системная консолидация, обеспечивающая преобразование неустойчивой памяти в долговечную, занимает годы. В течение этих лет память отнюдь не стабильна.

Разумеется, сразу же возникает множество вопросов. Куда направляется память в течение этих лет? Для определения пути памяти в нейронных дебрях мозга физиолог Джозеф Леду ввел термин «кочующая память». Но это не дает нам ответа на вопрос. До сих пор никто не знает, что происходит при этом с памятью. Почему гиппокамп разрывает отношения с корой головного мозга после многолетнего их поддерживания? Где хранятся воспоминания, когда процесс консолидации завершен? По крайней мере, ответ на последний вопрос более ясен. Память покоится в области, похожей на ту, которая знакома киноманам по фильмам «Волшебник из страны Оз», «Машина времени» и «Планета обезьян».

Фильм «Планета обезьян» вышел на экраны в 1968 году, как раз в тот год, когда было вторжение в Чехословакию советских войск; в нем затрагиваются апокалиптические темы. Главный герой, космонавт Джордж Тейлор, которого сыграл Чарлтон Хестон, высаживается на планете, которой правят обезьяны. Убежав в конце фильма от стаи злобных обезьян, Тейлор прогуливается по пляжу. Внезапно он что-то замечает и падает на колени. Он кричит: «Они сделали это! Будь они прокляты!» – бьет кулаками о землю и всхлипывает.

Когда камера показывает общий план, мы видим очертание хорошо известной скульптуры. Это статуя Свободы, наполовину погруженная в песок. Нам становится понятна реакция персонажа. После того как он проделал свой сложный путь, оказалось, что он никогда не покидал Землю. Конечный пункт прибытия был тем же самым, что и пункт отправления; разница заключалась только во времени. Корабль Тейлора потерпел крушение в далеком будущем, в постапокалиптическую эпоху правления обезьян. Когда я впервые задумался над тем, где хранятся консолидированные воспоминания, мне сразу вспомнился этот фильм.

Вы помните, что гиппокамп получает информацию от коры головного мозга по нейронным сетям, а также посылает ее обратно. Вербальная память тоже сохраняется в корковой системе, участвующей в обработке первичного сигнала. Иными словами, последним пристанищем для воспоминаний служит тот же участок мозга, который был отправной точкой, а отделяет их время, а не место. Такие данные важны не только для хранения воспоминаний, но и для воспроизведения. Воспроизведение полностью сформированной энграммы через десять лет может стать попыткой реконструировать момент первичного обучения, когда воспоминаниям было всего несколько миллисекунд от роду! Как происходит этот процесс?