Сергей Иванов - Отпечаток перстня

В гиппокампе преобладают нейроны новизны, а посему на все сигналы он реагирует одинаково: идут одни и те же сигналы – реакция мало-помалу угасает, чуть-чуть меняется сигнал – возникает вновь. Это естественно, парадоксально другое: при появлении нового сигнала большинство нейронов замолкает и не дает никаких разрядов. Умолкание и есть их реакция, а обычная «фоновая» активность – ее отсутствие. Как объяснить этот парадокс и не кроется ли в нем ключ к пониманию роли гиппокамиа? Виноградова решает посмотреть, чем занимаются во время молчания гиппокампа его соседи. Оказывается, в это время просыпаются нейроны ретикулярной формации и посылают свои импульсы в кору. Идет ориентировочная реакция, мозг изучает новый сигнал. Сигнал изучен, начинается консолидация следов, и гиппокамп оживает: его нейроны затормаживают работу ретикулярной формации, гасят ее. Выходит, гиппокамп регулирует ее активность, он решает, что стоит запоминать, а чего не стоит. Он – аппарат оценки сигналов, сравнивающее устройство. По схеме Виноградовой, сравнение происходит так. На вытянутые в цепочку нейроны гиппокампа поступают с двух сторон два потока импульсов – один несет информацию о новом сигнале, другой об эталонах. Сигналы встречаются, гиппокамп их сравнивает: если разницы нет, гиппокамп продолжает тормозить ретикулярную формацию своей активностью, если разница есть – умолкает, и ретикулярная формация активизирует запоминающие механизмы. Содержание сигнала его не интересует, только разница. В записях, отражающих его активность, нет и намека на структуру сигнала; такой намек можно увидеть у нейронов-специалистов, преобладающих в сенсорных зонах, и у нейронов маммилярных тел. Не эти ли тела ведают консолидацией, посылая по нейронным кругам такие импульсы, в которых кодируется рисунок следа? Все возможно. К сожалению, ничего больше о гиппокампе разузнать пока не удалось и о маммилярных телах тоже. И откуда приходит к нему информация о важности сигнала, тоже неясно. Завеса таинственности, окутывавшая гиппокамп, только начинает приоткрываться, но главное уже сомнению не подлежит: это важнейший механизм памяти, от которого воспроизведение следов зависит в первую голову. Остается узнать, наконец, что же представляют собой сами следы.

Как вы помните, уже в XIX веке психологи и физиологи были убеждены, что следы памяти связаны с изменениями в молекулах мозгового вещества. Однако идея, высказанная в столь общей форме, немногим отличалась от идеи восковой дощечки и за неимением более точных данных подробно не обсуждалась. Открыв и исследовав нейрон, физиология увлеклась им надолго; этому увлечению способствовало сходство в поведении нейронов и элементов вычислительных машин, на которое настойчиво указывали первые кибернетики. Мак-Каллох и Питтс разработали абстрактную модель нейрона, рассматривая его как автомат, имеющий конечное число дискретных (прерывистых) внутренних состояний. У нейрона получилось два возможных состояния – возбужденное и невозбужденное. Объединив нейроны в сеть, Мак-Каллох и Питтс получили первую модель нервной системы. Вслед за этим наступила эпоха дискуссий о том, является ли мозг машиной или не является, можно ли построить машину, которая мыслила бы, как мозг, могут ли машины мыслить и т. д. и т. п. Несмотря на замечание Джона фон Неймана насчет того, что элементы машин действуют последовательно, а элементы мозга параллельно, дискуссия длилась едва ли не четверть века. Тем временем ученые, не принимавшие участия в дискуссии, обнаружили, что с нейронной активностью связаны лишь процессы кратковременной памяти, а долговременная, сравнительно безразлично относившаяся к электрошоку, должна иметь иную природу. Какую же? Взоры исследователей обратились к молекулам, о которых к тому времени было уже известно гораздо больше, чем в конце XIX века.

В том же 1943 г., когда Мак-Каллох и Питтс выпустили из кувшина демона моделирования, чья тень все еще будоражит умы, шведский гистохимик Холдер Хиден обнаружил, что во время возбуждения нервной системы в нейронах усиливается синтез нуклеиновых кислот и белков. В самом этом факте не было ничего удивительного, Будь жив Геринг, он сказал бы, что то же самое происходит и в упражняющейся мышце. Но Хиден уже не мог удовлетвориться таким объяснением. На его глазах молекулярная биология двигалась к расшифровке кода наследственности, нуклеиновые кислоты, ДНК и РНК, становились героями дня. Если в них записаны все наши инстинкты и безусловные рефлексы, то почему бы им не послужить дощечкой для записи повседневного опыта? Какой же из кислот отдать предпочтение? ДНК хранит наследственную информацию. Значит, РНК? Недаром же за несколько минут количество РНК в работающем нейроне увеличивается на целую треть. Очевидно, циркулирующие по нейронным цепям импульсы нарушают равновесие ионов в молекуле РНК, ее звенья, нуклеотиды, делаются неустойчивыми и перестраиваются в такой последовательности, какую диктует им частотная характеристика импульса. Информация, записанная в этой характеристике, перекодируется на молекулу РНК, а оттуда на синтезируемый ею белок и хранится теперь вечно, повторяясь в конфигурации обновляющихся белков автоматически. Молекула белка становится чувствительной к «своим» импульсам, узнает их и сообщает об этом высвобождением медиаторов, которые и переносят «импульсы узнавания» с нейрона на нейрон при новой циркуляции, сопровождающей воспроизведение. Такая схема сложилась у Хидена к началу 60-х годов, и он принялся за проверку своей гипотезы. Методика опытов была проста. Хиден натягивает проволоку по диагонали; на полу сидит крыса, наверху, где кончается проволока, на дощечке лежит пища. Крыса бежит к пище и попутно учится балансировать. Затем Хиден умерщвляет ее и сравнивает нуклеотидный состав нейронов ее двигательных зон с таким же составом у необученной крысы. Соотношение нуклеотидов в нейронах после обучения меняется, и Хиден убежден, что в этом изменении и зашифрован навык балансировки. Новый опыт. Хиден обучает крысу стучать правой лапой, а потом переучивает ее: дает пищу, только когда она застучит левой. Дальше обучение идет в обратном порядке: от левой к правой. И всякий раз у нейронной РНК в двигательной коре меняется расположение и состав нуклеотидов.