Дэвид Иглмен - Живой мозг

Интенсивно изучаются примитивные формы памяти на молекулярном и сетевом уровнях у относительно простых существ вроде голожаберных моллюсков (морских слизней). Почему ученые выбрали именно их? А потому, что у этих созданий нейроны крупные и их, в сравнении с таким сложным организмом, как человек, не слишком много, что облегчает задачи исследователей. Типичный эксперимент проводится так: ученые деликатно тычут палочкой в морского слизня. Он отдергивается. Если повторять тычок каждые 90 секунд, слизень в конце концов перестает реагировать, потому что «помнит»: раздражитель — тычок палочкой — никакого вреда ему не причинил. Затем экспериментаторы сочетают тычок с подачей электрического разряда на хвост слизня, после чего рефлекс отдергивания от простого тычка усиливается: слизень «помнит», что за тычком следовало нечто опасное2.

Подобные эксперименты открыли много нового относительно изменений в мозге на молекулярном уровне; однако животные, позже прибывшие на праздник эволюции (млекопитающие, например), наделены памятью более мощной и сложной, чем память беспозвоночных. Так, люди могут помнить подробности своих биографий. Мы чаще всего помним, о чем когда-то мечтали и что представляли себе. Мы способны помнить пространственные особенности обширных географических регионов, а также усваивать сложные навыки, позволяющие успешно справляться с превратностями коммерческих, социальных и климатических условий. И, что очень удобно, мы умеем забывать несущественные мелочи, скажем где располагался пункт упаковки багажа в аэропорту, откуда мы вылетали две недели назад, или дословное содержание какого-то разговора.

Первое систематическое исследование физических основ памяти у млекопитающих предпринял в 1920-е годы гарвардский профессор Карл Лешли. Согласно его рассуждениям, если он может обучить лабораторную крысу чему-нибудь новому, например преодолевать лабиринт, то мог бы, видимо, в нужном месте стереть этот фрагмент ее памяти, сделав надрез на маленьком участке мозга. Все, что ему оставалось, — отыскать это магическое местечко, изъять его и показать, что крыса утратила воспоминания о правильном маршруте через лабиринт.

Лешли натренировал два десятка особей преодолевать ходы лабиринта. Затем у разных особей надр е зал скальпелем кору мозга в разных местах. Дав крысам время оправиться, он снова проверил их на знание прохода через лабиринт, чтобы определить, повреждения в каких участках лишают крыс приобретенного знания.

Эксперимент провалился: все крысы прекрасно помнили, каким маршрутом бежать. Однако провал обернулся долгоиграющим успехом. Лешли сообразил, что память у крыс локализована не на каком-то одном участке коры, а, напротив, широко распределена. Его эксперимент доказал, что в мозге нет отдельной отвечающей за память структуры. Память не хранится в подобии картотечного шкафа, а скорее напоминает распределенные облачные вычисления — примерно так же ваша электронная почта рассеяна по серверам всей планеты, зачастую даже избыточно.

Но тогда каким образом воспоминание — чье-то имя, маршрут лыжной прогулки или фрагмент музыкального произведения — записывается в широко раскинувшиеся сети из миллиардов нейронов? Какой язык программирования переводит область пережитого в область физического выражения?

В XIX веке, еще до появления микроскопии высокого разрешения, господствовало представление, что нервная система, образуемая мириадами пронизывающих тело проводящих путей из нервных волокон, являет собой такую же непрерывную сеть, какую образуют кровеносные сосуды. Данная точка зрения не подвергалась сомнениям до начала XX века, когда Сантьяго Рамон-и-Кахаль пришел к мнению, что мозг представляет собой коалицию миллиардов дискретных структурных единиц — клеток. Следовательно, нервная система — это, образно выражаясь, не магистральное шоссе, а мешанина из множества сообщающихся локальных дорог. Рамон-и-Кахаль назвал свою концепцию нейронной доктриной, за которую в 1906 году удостоился одной из первых Нобелевских премий в области физиологии и медицины (разделив ее с итальянским врачом и ученым Камилло Гольджи). Нейронная доктрина поставила новый вопрос: если клетки мозга изолированы друг от друга, то как они общаются? Ответ нашелся быстро: они соединяются в специализированных участках, синапсах. Рамон-и-Кахаль предположил, что обучение и запоминание могут происходить за счет перемен в силе синаптических связей.