Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера
Шрифт:
XV. Память XVл Исследования Кэнделом природы памяти и коллективная утрата памяти у австрийцев Ментальная активность стимулирует развитие нервной клетки и ее отростков в той части мозга, которая для этого используется. Так уже существу¬ ющие связи между группами клеток могут усили¬ ваться из-за увеличения числа терминалей*. С. Рамон-и-Кахаль, 1894 Единственное, что мне запомнилось в отношении одной меж¬ дународной комиссии, в работе которой я участвовал в тече¬ ние двадцати пяти лет, это звонкий заразительный смех Эри¬ ка Кэндела. Происхождением этого смеха он ни в коей мере не обязан веселому детству. Эрих Кандель родился в Вене в 1929 году и к своему девятому дню рождения получил в по¬ дарок замечательную голубую машинку, которой можно было управлять на расстоянии. Два дня спустя, во время Kristallnacht, еврейская семья Канделя вынуждена была по приказу на¬ * Ветвь аксона (a^cov, ось), нервного волокна, отходящего от тела ней¬ рона, заканчивающаяся на клетке и участвующая в образовании си¬ напса. 346
XV.i. Исследования Кэнделом природы памяти... цистских полицейских покинуть свой дом. Его отца застави¬ ли зубной щеткой стирать на улице призывы за свободную Австрию. Когда через несколько дней они смогли вернуться в свой дом, квартира была полностью разграблена. Голубая машинка тоже исчезла. После года ожидания визы семье наконец удалось эмигрировать в США. Эрих Кандель стал Эриком Кэнделом. Он получил образование психиатра — вы¬ бор, сделанный под влиянием его первой любви, девушки, родители которой, оба известные психиатры,
XV. Память туры мозга, имеющей решающее значение для памяти. Но гиппокамп оказался чересчур сложным, Кэндел стал искать более простую модель для исследования и «так же, как когда- то, полагаясь на инстинкт, остановил свой выбор на Дениз, ставшей его женою, бессознательно выбрал в качестве подо¬ пытного организма моллюска аплизию». В этом примитив¬ ном животном различные аспекты памяти существуют как простые рефлекторные дуги, образованные небольшим чис¬ лом довольно крупных нервных клеток с наглядными кон¬ тактами, синапсами. Простота этих соединений позволяет относительно легко исследовать особенности обучения нерв¬ ных клеток. Кэндел показал, что сила контактов между нерв¬ ными клетками не постоянна. Тот же самый синаптический контакт в зависимости от вида электрического стимула мо¬ жет быть слабее или сильнее. Таким образом, нервная система состоит вовсе не из жестких соединений по типу старинного телефонного коммутатора. Соединения в нервной системе пластичны. Там существуют сформировавшиеся в процессе эволюции нейронные цепи, в которых заложены врожден¬ ные образцы поведения, но есть и другие компоненты нерв¬ ной системы, которые могут изменяться при обучении. Обучение, по всей вероятности, основано на изменениях силы синаптических контактов. Видимо, упражнения по¬ рождают умение, усиливая связи между нервными клетками. Это основа памяти. Множество различных химических ней¬ ротрансмиттеров, которые содержатся в нервных клетках, воздействуют на синаптические контакты в различных струк¬ турах мозга, делая возможным осуществление разнообразных форм обучения, воспоминания, забывания, думания, являю¬ щихся продуктами нашего «духа». Моллюск аплизия обладает как кратковременной, так и долговременной памятью, ко¬ торая, так же как у людей, требует повторных упражнений со спокойными фазами между ними. При кратковременной памяти, как в том случае, когда мы всего-навсего находим в 348
XV.i. Исследования Кэнделом природы памяти... телефонной книге номер, по которому хотим позвонить, из¬ меняется лишь сила уже имеющихся синаптических контак¬ тов. Таким образом, происходит функциональное изменение. Объем кратковременной памяти сильно ограничен, у челове¬ ка это менее 12 элементов; и если информация не повторяет¬ ся, она сохраняется в памяти всего лишь несколько минут. Для долговременной памяти необходим синтез новых белков, чтобы могли возникнуть новые соединения между нервными клетками. Это уже структурное изменение, для чего необходи¬ ма доставка глиальных клеток — астроцитов, и важнейшего горючего материала — молочной кислоты. Долговременную память можно сравнить с жестким диском компьютера, в котором надежно хранится накопленная информация. Крат¬ ковременную память можно сравнить с оперативной памя¬ тью, random access memory (RAM), памятью с произвольным доступом, где информация меняется ежесекундно, в зависи¬ мости от задачи или программы, которая активна в данный момент. Сохранность недавней информации в памяти может быть нарушена из-за сотрясения мозга, кислородной недостаточ¬ ности при остановке сердца или из-за лечения электрошоком при депрессии. Человек не может вспомнить ничего из того, что произошло в предшествующий период; состояние назы¬ вается ретроградная амнезия. Поскольку позднее память может постепенно восстановиться, причиной дефекта, очевидно, является нарушение считывания информации, а не ее хране¬ ния в памяти. Через несколько лет сохраненная информация уже менее уязвима из-за причинения вышеуказанного ущер¬ ба. В конечном счете долговременная память хранит весь объем знаний и опыта индивидуума о мире и о самом себе. Обучение ведет к структурным изменениям в мозге, как установил Сантьяго Рамон-и-Кахаль еще в 1894 году (см. эпи¬ граф). Та часть головного мозга, которая управляет четырьмя пальцами левой руки профессиональных скрипачей, интен¬ 349
XV. Память сивно упражнявшихся с самого детства, в несколько раз боль¬ ше, чем у людей, не играющих на струнных инструментах. Видя, с какой скоростью «эсэмэсят» мои студентки, подозре¬ ваю, что область большого пальца в коре головного мозга у них куда больше, чем у меня. Э. Кэндел расшифровал также молекулярные процессы, происходящие при изменениях силы синапсов и формиро¬ вании новых синапсов, открыв новую область исследований в молекулярной биологии когнитивности. Он открыл моле¬ кулярные механизмы, с помощью которых информация бла¬ годаря упражнениям перемещается из кратковременной па¬ мяти в долговременную. Важную роль играет здесь гиппокамп (рис. 25). Кэндел показал, что сильное эмоциональное пере¬ живание проходит более короткий путь и фиксируется не¬ посредственно в долговременной памяти. Миндалевидное тело (рис. 25) играет здесь ключевую роль. Стало ясно также, какова молекулярная основа обычного возрастного ухудше¬ ния памяти. Кэндел основал фирму, Мemory Pharmaceuticals, ко¬ торая, однако, до сих пор так и не выпустила на рынок идеаль¬ ные таблетки, стимулирующие процесс обучения. Незадолго до Нобелевской премии 78-летний Кэндел по¬ лучил в Амстердаме премию Хейнекена. Во время ланча мож¬ но было слышать его по-прежнему заразительный смех. Че¬ рез Стокгольм, после вручения ему Нобелевской премии, он отправился в Вену, где им был организован симпозиум, по¬ священный восторженному принятию Австрией национал- социализма. Он хотел заклеймить коллективное отрицание той роли, которую играла его родная страна в период нацизма. Кэндел, посвятивший свою научную деятельность исследо¬ ванию памяти, с ужасом убедился, что австрийские школь¬ ники не имеют никакого понятия ни о Гитлере, ни о холоко¬ сте. При посещении Вены ему подарили в точности такую же игрушечную голубую машинку, какую нацисты украли у него, когда он был ребенком. Из его релятивистского коммен- 350
XV.i. Исследования Кэнделом природы памяти... septum gyrus parahippocampalis fornix Рис. 25. Путь, который информация проходит в нашем мозге к долго¬ временной памяти, начинается в энторинальной области коры (cortex entorhinalis),
XV. Память тария по поводу этого жеста следовало, что в конце концов он был рад, что той голубой машинке суждено было остать¬ ся в Вене: «Я попал в Соединенные Штаты, моя жизнь там была абсолютной фантастикой. И сейчас у меня „мерседес"». XV. 2 Анатомия нашей памяти Если память где-нибудь и находится, то повсюду. Контакты между мозговыми клетками изменяются под вли¬ янием того, чем они уже были заняты ранее. Таков код памя¬ ти и свойство каждой из клеток мозга. В этом смысле можно также считать, что память локализована повсюду в нервной системе. Но, разумеется, есть некоторые структуры мозга, которые в особенности заняты различными аспектами па¬ мяти. Функциональная томография дает знать, какие имен¬ но области мозга затронуты при выполнении определенных функций. Но данные, получаемые от пациентов с локальны¬ ми повреждениями мозга, безусловно незаменимы, ибо по¬ казывают, какая именно мозговая структура действительно необходима для выполнения той или иной функции. Ценную информацию о функции различных частей коры больших полушарий в формировании памяти дают систематические исследования пациентов с пулевыми ранениями и другими повреждениями мозга, пациентов с болезнями мозга, а так¬ же проведение операций на мозге. Родившийся в Америке канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд (1891-1976) про¬ водил электростимуляцию височной доли (рис. 1) у пациен¬ тов, остававшихся в сознании во время операции. У них сохра¬ нялись живые, подробнейшие воспоминания, в том числе и мелодии, которым они подпевали, когда находились в опе¬ рационной. 352
XV.2. Анатомия нашей памяти Насколько важны для памяти височные доли мозга, ста¬ ло вполне ясно только тогда, когда американский хирург Уильям Сковилл в 1953 году оперировал страдавшего эпилеп¬ сией пациента X. М. и удалил ему обе эти области мозга. Ви¬ сочные эпилептические припадки, возникшие после падения с велосипеда, после операции полностью прекратились, од¬ нако пациент совершенно утратил память. Он не мог выучить и запомнить ничего нового. Цифру 7 он мог удерживать в уме, только если повторял ее беспрерывно. Но стоило ему на мгновение отвлечься, и он уже не знал, что именно старался запомнить. Переход кратковременной памяти в долговре¬ менную, таким образом, совершенно отсутствовал. Когда Бренда Милнер, психолог, которая его наблюдала, после не¬ скольких минут отсутствия снова входила в комнату, он уже не помнил, что она была здесь, и всякий раз восклицал: «Как давно я вас не видел!» Его собственная биография с момента операции закончилась. Он думал, что ему все так же около 30 лет; становясь старше, он не узнавал себя на фотографиях. Вплоть до своей смерти в 2008 году он полагал, что президен¬ том Соединенных Штатов всё еще является Гарри Трумэн. Поете того как он переехал на другую квартиру, он неизмен¬ но возвращался к своему старому дому, так что его нельзя было выпускать на улицу без сопровождения. Префронтальная кора (PFC, рис. 14) имеет множество функций и координирует в том числе различные области мозга, формирующие рабочую, или кратковременную, память. С помощью рабочей памяти мы удерживаем в мысли такие вещи, как телефонный номер, по которому собираемся по¬ звонить, план конкретного действия, проблему, которую ре¬ шаем в данный момент. В процессе усвоения языка рабочая память также играет решающую роль. У детей с дислексией отстает в развитии именно рабочая память. Решающую для рабочей памяти функцию фокусирования внимания и селек¬ ции раздражителей префронтальная кора (PFC) выполняет 353
XV. Память в тесном взаимодействии с гиппокампом (рис. 25). В ходе экспериментов лучше всего запоминались слова, вызывав¬ шие повышенную активность в префронтальной коре и в гиппокампе. Если мы набираем телефонный номер, который сразу же забываем, мы обходимся нашей рабочей памятью. Но если мы несколько раз звоним по этому номеру, мы мо¬ жем сохранить его в долговременной памяти. Рабочая память, кратковременное хранилище для общих надобностей, име¬ ет ключевое значение при выполнении сложных задач и це¬ ленаправленном поведении. Пациент X. М. вполне мог опе¬ рировать своей рабочей памятью, имея дело с несколькими цифрами или несколькими словами. В норме информация после нескольких повторений переходит из рабочей памяти в долговременную. На это X. М. был уже не способен. В височных долях находится гиппокамп (рис. 25), имею¬ щий ключевое значение для памяти. У X. М. эпилептические очаги были локализованы у гиппокампа, и с обеих сторон две трети этой парной структуры были удалены. Эта струк¬ тура мозга закручена и зазубрена, как хвост морского конька (шлокарлод), отчего и получила такое название. Лишившись гиппокампа, X. М. всё еще отлично помнил о том, что проис¬ ходило более чем за три года до операции. Следовательно, гиппокамп — не то место, где локализуется remote-память (память на отдаленные события), ибо как раз эта часть памя¬ ти была невредима. Исследования неврологических больных показывают, что даже частичные поражения гиппокампа, например при несчастном случае, могут вызывать тяжелые, стойкие нарушения памяти. При этом может повреждаться память, начиная с момента несчастья, — явление, известное как антероградная амнезия, проявившаяся в экстремальной форме после операции у X. М. Гиппокамп специализируется в комбинировании инфор¬ мации от различных органов чувств. Место, где находится ресторан, в котором вы говорили друг с другом, облик того, 354
XV.г. Анатомия нашей памяти с кем вы разговаривали, звуки и запахи, доносившиеся из кухни, столик, за которым вы сидели, — всё это гиппокамп собирает в виде целостной картины в автобиографической па¬ мяти, хронике нашей жизни. И потом, если этот обед дейст¬ вительно того стоит, вся информация продолжает где-то хра¬ ниться в течение долгого времени. Гиппокамп делает это в тесном взаимодействии с корой височной доли, которая рас¬ положена с внутренней стороны выше гиппокампа и назы¬ вается парагиппокампальная извилина (gyrus parahippocam- palis), или энторинальная область коры (cortex entorhinalis, рис. 25). Уильям Сковилл удалил у пациента X. М. также gyrus parahippocampalis. На вопрос о том, какая их этих двух струк¬ тур мозга первой воспринимает поступающую информацию, ответ дали электрические отведения в экспериментах с вжив¬ лением в вышеуказанные области электродов при исследова¬ нии памяти больных эпилепсией. Очевидно, вначале активиро¬ валась энторинальная область коры и лишь затем гиппокамп. Болезнь Альцгеймера начинается в энторинальной области, и нарушения памяти в начальной стадии болезни затраги¬ вают также именно недавнюю информацию. При болезни Альцгеймера пациенты не знают, что происходило час назад, но могут с радостью делиться воспоминаниями о своих при¬ ятелях по начальной школе. Кроме того, гиппокамп имеет ключевое значение не только для памяти, он нужен нам для пространственной ориентации, а также для формировании целостного представления о будущем, как выяснилось из наблюдений над пациентами с двусторонними поврежде¬ ниями гиппокампа. К счастью, далеко не вся текущая информация запечат¬ левается в долговременной памяти. Кто бы захотел хранить в памяти все детали того, что с ним происходило в течение жизни: всё, что он ел, каждый разговор, каждое слово, каж¬ дую книгу? Это создало бы неимоверные трудности при поис¬ ках и извлечении той информации, которая действительно 355