Знаете ли вы? Можно потерять ключи, но не разучиться водить машину

В фильме «Помни» герой, получив травму мозга, потерял способность запоминать то, что происходило с ним всего несколько мгновений назад (см. главу 2). Из‑за этого нарушения его жизнь стала запутанной и разрозненной. Однако он продолжал с легкостью водить машину. Как такое могло быть?

Мы часто представляем себе память как нечто единое, но на самом деле она состоит из множества компонентов. Наш мозг способен запоминать факты (например, столица Перу) и события (вчера я ужинал с другом), а также соотносить определенное ощущение с опасностью. Мы также помним, как добраться до конкретного места в городе, как починить сломанный механизм и как танцевать степ. Все эти способности требуют участия различных мозговых структур. Соединенные вместе, эти нити создают ткань, которую мы и называем памятью.

Проблема Леонарда с запоминанием новых фактов и событий представляет собой дефект декларативной памяти. В процессе этой памяти участвуют височные доли по бокам мозга, гиппокамп и части таламуса – области, находящейся в центре мозга и формой напоминающей футбольный мяч. Другие виды памяти контролируются разными структурами мозга. Так, яркость памяти о пугающих событиях {например, о встрече с разъяренным медведем) зависит от миндалевидного тела. Обучение определенным типам движений, например, плавной подаче в теннисе, требует участия мозжечка. Навык, подобный вождению машины, регулируется несколькими областями мозга, но не зависит от системы височных долей, которые и были повреждены у Леонардо. Люди с подобными травмами обладают способностью к усвоению новых навыков – например, рисовать перевернутое вниз головой изображение, хотя обычно и не помнят о том, что умели это делать раньше.

Нейрофизиологи из Лондонского университета рассмотрели мозг водителя такси, чтобы выяснить, оказало ли это интенсивное обучение какой‑либо эффект. Ученые пользовались методом магнитного резонанса для создания схемы мозга 50 мужчин – водителей такси и 50 мужчин, которые этим никогда не занимались. Только одна часть мозга у водителей и не‑водителей отличалась – гиппокамп, структура, напоминающая формой частично развернутый свиток. Несмотря на небольшую величину различия, его можно было измерить. Задний отдел гиппокампа водителей был в среднем на 7% больше, чем у участников второй группы, тогда как передний – на 15% меньше. По сравнению с этими цифрами, разница внутри каждой группы была достаточно велика, и нельзя было сказать, просто изучив гиппокамп, к какой группе относился его обладатель. Однако в целом по сравнению с не‑таксистами у шоферов была более крупная задняя часть гиппокампа и более мелкая – передняя. Чем больше был стаж вождения, тем сильнее становилась данная диспропорция. Это отличие не наблюдалось у водителей автобусов, которые также каждый день водили транспорт, однако ездили по одному и тому же маршруту. Может ли так быть, что приобретение и использование «Знания» заставляет гиппокамп расти?

Что может являться причиной этой разницы? Активные нейроны выделяют факторы роста, известные как нейротрофины, которые стимулируют аксоны и дендриты увеличивать свои отростки и даже создают новые. Как мы уже говорили, выделение нейротрофинов – основополагающий момент в раннем развитии. Кроме того, активное использование нервной ткани может привести к ее ускоренному росту в более позднем возрасте. Новые нейроны периодически рождаются и у взрослых, причем чаще всего это происходит в гиппокампе. Мы не знаем точно, насколько увеличение размера и количество нейронов влияет на функционирование, но можно предположить, что оно тоже улучшается.

Это приводит нас к одному из основных вопросов нейрофизиологии: что именно меняется в мозге, когда мы что‑то выучиваем? Сложность в том, что лишь некоторые изменения можно увидеть, когда мы смотрим на всю структуру мозга. Но новая информация, скорее всего, сохраняется в виде изменений силы связей между нейронами и. самих связей. Эти изменения не обязательно влияют на величину мозговой структуры, как не меняется размер листа бумаги после того, как на нем что‑то написали. Именно поэтому измерение величины мозговых структур – это довольно приблизительный и непрямой путь к постижению их возможностей.

Первой причиной, заставившей исследователей начать изучение гиппокампа, стало то, что он участвует в пространственном ориентировании у животных и у людей. При движении по лабиринту определенные нейроны гиппокампа крысы активизируются, только когда она оказывается в конкретном месте. Поскольку гиппокамп крысы содержит миллионы нейронов, каждое место в лабиринте ассоциируется с сотнями или тысячами нейронов, активизирующихся, когда крыса туда попадает. Взятые вместе, все нейроны гиппокампа, активные и нет, создают карту из пространственных клеток, на которой определенные нейроны отмечают, где находится крыса.

Тот же феномен был обнаружен и у людей во время видеоигр, которые очень напоминают то, чем ежедневно занимаются лондонские таксисты. Запись индивидуальных нейронов у людей обычно не производится, поскольку для этого требуется вскрытие черепа, но оно проводилось у людей с жестокими приступами эпилепсии. Этим пациентам часто вживляют электроды, чтобы определить место в мозге, где начинаются судороги, а затем удалить его, не повредив при этом соседние области, необходимые для нормального функционирования. Исследователи используют эту возможность, чтобы проследить за активностью нейронов во время игры пациента в видеоигру, в которой нужно добраться до разных мест назначения в придуманном городе, – что‑то вроде очень скучной версии игры «Grand Theft Auto » без банд, преступлений и секса.

Так же, как и у крыс, в гиппокампе виртуальных водителей есть пространственные клетки. Например, некоторые клетки активизировались, когда игрок оказывался перед аптекой, но оставались пассивными, когда он находился перед бакалеей. Специфическая реакция клеток на •различные воображаемые местоположения начиналась после нескольких игр. Как это все образовалось так быстро? Возможно, в нашей голове уже находится что‑то вроде пустой карты, ожидающей связи с реальными местами, которая является первым этапом обучения ориентированию в новой местности, – подобно водителю, ездящему по городу на скутере с картой в руках.

Помимо участия в формировании памяти на места, гиппокамп принимает активное участие и в процессе декларативной памяти (запоминание фактов и событий). Например, если вы помните поездку на такси по Лондону, описанную выше (а мы надеемся, так и есть), вы используете декларативную память. Канадский психолог Бренда Милнер первой оценила важность гиппокампа и соседних структур для этой формы памяти. В 1950‑х она осматривала пациента НМ, перенесшего операцию с целью излечения от эпилепсии. Подобно активности мозга пациентов, игравших в видеоигры про водителей такси, припадки НМ начинались в гиппокампе или соседней области – височной доле коры головного мозга. Однако в то время еще не записывали активность перед операцией. Доктора знали только то, что судороги часто начинались в височной доле или гиппокампе. Поэтому они просто полностью удалили эти структуры.

После операции судороги у НМ действительно стали гораздо реже. Он мог вести разговоры, решать логические задачи и вести обычный образ жизни. Но вместе с тем у него появилась странность: он потерял способность помнить события уже через пять минут после того, как они произошли. Милнер много раз тестировала его несколько месяцев. Он хорошо выполнял задания и даже улучшил свои показатели после ряда повторов. Однако он не мог формировать новые воспоминания о событиях или людях. Например, каждый день он здоровался с Милнер так, будто видел ее впервые.

Милнер и другие нейропсихологи в конце концов заключили, что височные структуры необходимы для формирования декларативной памяти. Проблемы, с которыми столкнулся НМ, теперь стали заметны у многих людей после вызванных инсультом нарушений височных структур мозга, в том числе – гиппокампа.