Файл: 01 Нервная система 402 Нейронная доктрина.pdf

обучение и память
95
Семантическая память — память на значения и понятия, нужна для про- цессов типа чтения и зависит от нашей способности запоминать значения слов. Семантическая память задействует гиппокамп и кору лобных долей.
Пространственная память — разновидность памяти, записывающая информацию о нашем окружении и соотнесенности предметов и объектов окружающей среды друг с другом. Она в основном зависит от структур средней височной доли рядом с гиппокампом.
Зарядка для синапсов
Зарядка для синапсов
Ныне представляется, что и обучение, и память связаны с упрочением синаптических связей. Долговременная потенциа- ция — один из механизмов реализации этого упрочения, она была открыта в экспериментах на срезах мозга кролика: аксоны мозга стимулировали электродами, погружая их в гиппокамп одновременно с получением клетка- ми сигналов от аксонов. Стимуляция клеток разом заставляет их откликать- ся синхронно, что усиливает перекличку между ними на целые дни или даже недели настолько, что и одиночный разряд, приложенный к аксонам позднее, вызывает мощный отклик у клеток далее по цепи. Такое усиление переклички осуществляется несколькими механизмами. Пресинаптические клетки могут выделять больше нейромедиаторов, например, а постсинапти- ческие — дополнительные рецепторы в мембрану. Мы к тому же знаем, что обучение и опыт могут приводить к формированию совершенно новых синапсов, провоцируя образование дендритных шипиков — крохотных отростков, похожих на грибы, производящих синаптическую передачу.
В сухом остатке
Обучение
изменяет мозг

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
96
мыслительный процесс
Память позволяет нам переноситься в прошлое и вспоминать
события, произошедшие много лет назад. Это реконструк-
тивный процесс, в котором от нас требуется собрать воедино
фрагменты воспоминаний в непротиворечивую и относи-
тельно точную картину. Это свойство памяти позволяет нам
воображать и будущие события, так же реконструируя их из
кусочков настоящих воспоминаний.
24
Память, писал Уильям Блейк, позволяет нам «перенестись сквозь время и пространство»
*
. Она позволяет нам странствовать во времени умозрительно — возвращаться в прошлое и вспоминать не только гулянку в прошлую субботу, но и события далекого былого. Однако память выполняет и другую функцию: она дает нам возможность умом переноситься и в противоположном направле- нии — представлять будущие события, которые мы еще не пережи- ли. Эта способность симулировать будущее — может быть, первич- ная функция автобиографической памяти (памяти на события жизни).
Испорченный телефон
Испорченный телефон
Благодаря десятилетиям исследований мы знаем, что память по сути — скорее восстановление, нежели воспроизведение. Память не работает как видеомагнитофон, т. е. не хранит события в точности такими, какие они были, когда произо шли. На самом деле извлечение воспоминаний есть увязывание мелких фрагментов информации в осмысленное повествование.
Умозрительные
путешествия
во времени
* Из поэмы
«Видения дще- рей Альбиона»
(1793), пер.
А. Я. Сергеева.
1932
Издание книги Фредерика
Бартлетта «Воспоминание»
1985
Эндель Тульвинг выдвигает гипотезу об умозрительном путешествии во времени — хронестезии
2003
Исследования мозга показывают, что вспоминание и представление будущего задействуют одни и те же участки мозга

умозрительные путешествия во времени
97
Поэтому вспоминание подвержено ошибкам, закрадывающимся в процессе восстановления. И все же наши воспоминания по большей части достаточно точны, и на них можно полагаться.
Но иногда ошибки могут оказываться настолько существенными, что делают воспоминание совершенно ненадежным — такое случается при конфабуляции и ложных воспоминаниях.
Первую работу по восстановительной природе памяти произвел Фредерик
Бартлетт, экспериментальный психолог, трудившийся в Кембриджском университете. Озарения Бартлетта о памяти посетили его во время игры в «испорченный телефон» — в ней игроки передают друг другу некую историю по цепочке. Каждый следующий человек, пересказывая историю соседу, намеренно привносит несколько небольших неточностей, и в конце концов история становится совершенно не похожа на ту, с которой игра начиналась.
Бартлетт приспособил эту игру к своим эксперимен- там. В одном он попросил испытуемых прочитать индейскую сказку «Война призраков», а потом несколько раз ее вспомнить, в некоторых случаях — почти через год. Он обнаружил, что люди, вспоми- ная, всегда видоизменяли повествование. Они отбрасывали те части истории, которые казались им незначимыми, смещали смысловые акценты туда, где считали их наиболее уместными, и рационализиро- вали части, которые остались ими не понятыми, чтобы прояснить их для самих себя.
По Бартлетту, испытуемые обращались так с историей для того, чтобы она ложилась в уже имевшиеся у них представления о мире. Иными словами, процесс памятования всегда замутнен нашими ожиданиями и предубеждениями, они исподволь меняют наши воспоминания. Бартлетт опубликовал эти результаты в классическом труде «Воспоминание». В за- ключение он писал: «Память человека на событие есть смесь информации, зашифрованной в то время, когда оно произошло, а вдобавок — умозаключе- ния, основанные на знании, ожиданиях, убеждениях и отношении».
‘
Чтобы вспомнить
химическую формулу,
во времени путеше-
ствовать не требует-
ся… А вот вспомнить
события из прошлого
или представить
будущее без этого
не получится
’
Эндель Тульвинг
(р. 1927), эстонско-канадский экспериментальный нейробиолог-когнитивист
2007
Элинор Магуайр с коллегами сообщают, что пациентам с амнезией трудно представлять будущее
2007
Никола Клэйтон с коллегами показывают, что птицы умеют планировать будущее

98
мыслительный процесс
Будущее несовершенное
Будущее несовершенное
Почему же память — восстановление, а не честное воспроизведение прошлого? Догадки начали возникать несколько лет назад — из исследований пациентов с глубокой амнезией.
В одном исследовании, опубликованном в 2007 году, лондонские ученые попросили пятерых пациентов с амнезией и десятерых здоровых (конт- рольная группа) сконструировать новые переживания в ответ на короткие фразы, описывающие простые бытовые сценарии, например: «Вообразите, что вы лежите на белом песчаном пляже у прекрасного тропического залива» или «Представьте, что вы стоите в главном зале музея в окружении множества экспонатов».
Участники из контрольной группы легко справились с этой задачей. А вот пациенты с амнезией, напротив, с трудом представляли себе свои возмож- ные переживания и смогли выдать лишь фрагментированные, хаотичные ощущения, не связанные с предложенными контекстами. «Я слышу крики чаек и шум моря, — сказал один из пациентов. — Чувствую песчинки между пальцев и слышу гудки кораблей, но больше ничего. Вижу лишь, что небо синее, а песок белый… я будто парю над поверхностью».
Все пятеро пациентов с амнезией имели повреждения гиппокампа — структуры височной доли мозга, чье функционирование необходимо для создания воспоминаний. Из-за ее поражения способность пациентов вспоминать события прошлого существенно ухудшена. Однако из этого
Птичьи планы на будущее
Способность отправляться в умозри- тельное путешествие во времени или планировать будущее, как считалось до недавнего времени, присуща только человеку. Однако последние исследования показывают, что и у других биологических видов есть такие навыки.
В 2007 году группа ученых из
Кембриджа опубликовала исследова- ние, в котором калифорнийских соек содержали в просторных клетках, поделенных на три отсека. Птиц в каждом отсеке кормили разными видами пищи и по разным графи- кам, и те быстро поняли, что обитающих в отсеке «без завтрака» кормят реже остальных. Прошел тренировочный период, и птицам во всех трех отсеках вдруг дали кедровых орешков. Исследователи обнаружили, что птицы в отсеках
«без завтрака» чаще, чем в других, сберегали орехи про запас, а это, вероятно, означает, что птицы в этих отсеках предполагали дальнейшее будущее с урезанным рационом.

умозрительные путешествия во времени
99
исследования — равно как и из последующих — стало ясно, что пациенты с таким расстройством не могут представить и будущее. Из этого может следовать, что вспоминанием прошлого и представлением будущего заняты одни и те же механизмы и области мозга. Сканирование мозга здоровых людей подтверждает это предположение: при вспоминании прошлых событий и воображении будущих активируются перекрывающиеся нейронные сети мозга и гиппокамп.
Вообще-то, некоторые современные исследователи считают, что симуляция будущего есть главная функция автобиографической памяти, и именно из-за этого память эволюционировала как восстановитель- ный, а не воспроизводительный процесс. Именно благодаря восстановительной природе автобиографи- ческой памяти мы можем представлять события, которых еще не случилось. Гипотетические симуля- ции будущих событий мы собираем из фрагментов воспоминаний о событи- ях, уже произошедших в нашем прошлом. Это позволяет нам предсказы- вать — с той или иной долей точности, — как будет разворачиваться нечто еще не пережитое, и исходя из этого прогноза решать, какие действия лучше всего предпринять, когда придет пора.
В сухом остатке
Память хранит прошлое
и показывает будущее
‘
Памяти требуется
не просто датировать
некое событие
в прошлом. Это
событие должно быть
датировано в моем
прошлом
’
Уильям Джеймз
(1890)

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
100
мыслительный процесс
Свежесформированные воспоминания необходимо стабили-
зировать, им нужно придать плотности, или консолидировать,
и тогда они проживут долго; недавние исследования показы-
вают, что этот процесс происходит «оффлайн», т. е. когда мы
спим. Сохраненные воспоминания далее укрепляются, или
«реконсолидируются», — становятся временно неустойчивыми,
и их можно видоизменить или как-то иначе на них повлиять.
25
Формирование воспоминания, как сейчас считают, связано с усилени- ем синаптических связей в нейронной сети, а деятельность внутри этой сети есть «след» памяти. Стоит следу памяти возникнуть, как его отправляют в долговременное хранение — это и называется консолида- цией, в процессе которой след памяти реактивируется за период времени от нескольких минут до нескольких часов после того, как он изначально возник.
Недавнее исследование показывает, что воспоминания консолидиру- ются в течение определенных фаз сна, а депривация сна может оказывать разрушительное воздействие на функционирование памяти.
В другой работе сообщается о прежде неизвестном механизме под названием «реконсолидация» — в ходе него воспоминания извлекаются из долговременного хранения для дополнительного укрепления. Во время реконсолидации след памяти становится неустойчивым и под- вержен изменениям.

(ре)консолидация памяти
101
За последнее десятилетие накопились и данные, ясно показывающие, что сон играет важную роль в консолидации свежих воспоминаний.
Сон — загадочная штука, но еще с 1950-х мы знаем, что он состоит из отчетливо выраженных фаз, и каждая характеризуется определенным излучением мозга (
см. вставку). Во время сна мы переходим от фазы быстрого движения глаз (БДГ)
*
к фазе небыстрого движения глаз
(НБДГ), и на каждой стадии происходит консолидация памяти определенного типа.
Некоторые объяснения можно почерпнуть из исследований пространственно-ориентационных навыков у животных.
Гиппокамп и прилегающие к нему участки содержат не менее трех типов клеток, кодирующих карты окружающей среды и воспоминания о том, как в ней перемещаться; активность этих участков можно зафиксиро- вать при помощи микроэлектродов, вживленных в мозг свободно движущих- ся животных.
Циклы сна
Сон состоит из пяти стадий, каждая характе- ризуется своими особыми волновыми ритмами мозговой активности, определяемы- ми на электроэнцефалограмме (ЭЭГ):
Стадия 1. Длится примерно 5–10 минут, характеризуется низкоамплитудными и низкочастотными тета-ритмами
(см. стр. 165).
Стадия 2. Длится около 20 минут, темпе- ратура тела снижается, сердечный ритм замедляется, а в мозге наблюдаются быстрые всплески активности, именуемые сонными веретенами.
Стадия 3. Переход от легкого к глубокому сну, характеризуется низкочастотными дельта-ритмами.
Стадия 4. Глубокий сон. Длится при мерно полчаса, также характеризуется дельта-ритмами.
Стадия 5. Фаза БДГ, характеризуется движением глазных яблок и учащением дыхания и мозговой активности. На этой стадии человек видит сны.
Засыпая, мы входим сначала в первую стадию, затем во вторую, третью и четвер- тую. После чего возвращаемся к третьей, потом ко второй, и лишь затем к фазе БДГ.
Далее чередуются вторая, третья и БДГ- стадии, и этот цикл за 8-часовой сон повторяется 4–5 раз.
* В русскоязычной литературе встре- чается обозначе- ние «REM-сон», от англ. rapid eye
movements.
1968
Первые работы, показывающие, что реактивированные долговременные воспоминания неустойчивы
2000
Карим Надер с коллегами показывают, что вмешательство в реконсолидацию памяти может
«стирать» воспоминания о страхе у крыс
2010
Первое сообщение об успешном стирании травматических воспоминаний у людей