Странная девочка, которая влюбилась в мозг. Как знание нейробиологии помогает стать привлекательнее, счастливее и лучше
Шрифт:
Я начала учить животных усваивать ежедневно по несколько новых ассоциаций. Когда они хорошо овладели этим навыком, я ввела в их мозг тонкие электроды, чтобы записывать электрическую активность в процессе обучения.
Наконец-то! Мне предстояло заглянуть в мозг и увидеть, что происходит в гиппокампе при усвоении новой информации.
Почему никто раньше не делал подобных опытов? Одна из причин – в том, что научить животных усваивать новые ассоциации очень трудно. Но оказалось, что я выбрала удачную задачу: животные были в состоянии усваивать за один сеанс по несколько новых ассоциаций. Именно в этом мы нуждались, чтобы начать поиск механизма, который «регистрирует» новые ассоциации в гиппокампе.
Регистрация активности отдельных клеток мозга напоминает рыбалку. Для начала вы устраиваетесь в подходящей части водоема (или мозга), где обитает крупная рыба (или клетки мозга), а затем ждете. Я записывала электрическую
Я продолжала «ловить рыбу» в гиппокампе в надежде найти что-то интересное, и через несколько месяцев работы наконец-то начала проявляться некая система. Я заметила: в начале испытания, когда животное еще не запоминало никаких ассоциаций, клетка, активность которой мы регистрировали, почти не срабатывала или срабатывала редко. Но затем эта клетка усиливала активность и ближе к концу испытания, когда ассоциации успевали закрепиться в памяти, срабатывала гораздо чаще. Сразу я не обратила внимания на эту особенность, но когда мы дополнительно проанализировали полученные данные, закономерность стала очевидной.
Действительно, эти клетки почти или совсем не реагировали на задание в начале обучающего сеанса (когда ассоциации еще не сформировались). Но по мере того, как животное усваивало очередную ассоциацию, определенные клетки резко увеличивали активность – они удваивали или даже утраивали первоначальную частоту. Причем увеличение частоты происходило при усвоении только определенных ассоциаций. Это позволяло предположить, что в гиппокампе есть группы клеток, которые своей повышенной активностью сигнализируют об усвоении новых ассоциаций. Во время эксперимента я прислушивалась к щелканью прибора и слышала в этих звуках рождение нового воспоминания! Никто никогда не описывал обучение в гиппокампе таким образом. Мы наблюдали, как клетки гиппокампа кодируют новые, только что усвоенные ассоциации. А поскольку мы знали, что повреждение этой области мозга снижает способность к созданию ассоциаций, можно было предположить: такая схема активности мозга – основа процесса усвоения новых ассоциаций.
Полученные результаты были важны не только для меня и моих коллег-исследователей, но и для нейробиологии в целом. Наш эксперимент стал одной из первых демонстраций пластичности мозга. Эту пластичность мы наблюдали в реальном времени, и она была непосредственно связана с изменением поведения – в данном случае с усвоением новых ассоциаций. Профессор Даймонд в свое время показала, что мозг в среднем содержит больше синапсов, если крысу выращивают в обогащенной среде. Но в тех исследованиях не регистрировалось поведение в ходе обучения и формирования воспоминаний. Априори считалось, что если мозг увеличивается, то это хорошо для поведения и успеха. Если мы сумеем разобраться в этих функциях мозга, то тогда, наверное, сможем в перспективе искусственно воспроизвести эти функции. Подобное может понадобиться, если мозг сам не справится с задачей из-за неврологических проблем. Иными словами, наши результаты показали, как работают клетки нормального гиппокампа при формировании новых воспоминаний. Очень важно, что эти результаты стали первыми шагами к разработке методов лечения дефицита ассоциативной или событийной памяти. Этот дефицит возникает при болезни Альцгеймера, травмах мозга и естественном старении. Прежде, чем исправлять то, что выходит из строя при этих неврологических заболеваниях, мы должны понять, как нормальный мозг формирует новые воспоминания.
• Части височной доли, включая гиппокамп, энторинальную, околоносовую и парагиппокампальную кору (по одной в каждом полушарии) очень важны для декларативной памяти.
• Декларативная память – фундаментальная форма памяти. Она называется так потому, что ее можно сознательно объявить (продекларировать).
• Чтобы сформировалось и отложилось новое декларативное воспоминание, ключевые области височной доли должны работать. Эти области необходимы также в случаях, когда новое воспоминание повторяется и, возможно, связывается с другой информацией. Так оно постепенно превращается в долговременное воспоминание.
• Когда работа проделана и долговременное воспоминание сформировано, необходимость в этих областях височной доли пропадает. Считается, что после этого воспоминание хранится в сложных нейронных сетях в коре мозга.
• Если гиппокамп человека будет поврежден во взрослом состоянии, другие области мозга не смогут взять на себя его функции. Никакая пластичность не поможет при утрате этих областей мозга.
• Сегодня нам известно, что клетки гиппокампа могут сигнализировать о формировании новых ассоциативных воспоминаний: в ответ на усвоение конкретных ассоциаций клетки изменяют частоту своего срабатывания. Когда вы запоминаете имя нового знакомого, группа клеток в вашем гиппокампе начинает бешено сигналить – так она реагирует на новую усвоенную ассоциацию «имя – лицо».
3. Загадка памяти
Воспоминания – это не только нейроны
Это случилось в среду. В Нью-Йорке начинался чудесный ясный день. К тому моменту я уже довольно давно работала в Нью-Йоркском университете и в то утро с нетерпением ждала возможности почитать свою любимую гастрономическую рубрику The New York Times – она выходила как раз по средам. Статья, посвященная всемирно известному повару Томасу Келлеру, сразу заинтересовала меня. Когда-то с родителями мне приходилось бывать в обоих пятизвездочных ресторанах Келлера – и в The French Laundry в Йонтвилле (штат Калифорния) в долине Напа, и в не менее поразительном Per Se с видом на Центральный парк в Нью-Йорке. Я ожидала увидеть забавный текст о каком-нибудь фирменном масле или редких лесных грибах, но с удивлением обнаружила, что статья – о том, как знаменитый шеф уже в зрелом возрасте восстановил отношения с отцом, который оставил семью, когда самому Келлеру было пять лет.
После этого Келлер встречался с отцом лишь изредка, и только когда повару перевалило за сорок, отец и сын познакомились по-настоящему. Им так понравилось общаться, что через некоторое время Келлер-старший переехал в Йонтвилль поближе к сыну. Оба они радовались новым отношениям, ели, пили и в полной мере наслаждались жизнью. Без сомнения, чудесная еда и великолепные пейзажи долины Напа делали их воссоединение еще более счастливым. Однако после автокатастрофы у отца Келлера парализовало ноги. Он оказался прикован к инвалидной коляске и нуждался теперь в постоянной заботе и присмотре. Келлер использовал все возможности, чтобы помочь отцу поправиться и начать новую жизнь в инвалидном кресле. Благодаря заботе сына старшему Келлеру удавалось сохранить часть своей прежней жизнерадостности еще на год. А потом он умер.
Статья получилась трогательная. Я ощущала боль, которую испытал Келлер, потеряв недавно обретенного отца.
Но сильнее всего на меня подействовали его слова, которыми завершалась статья: «В конце концов, когда мы задумываемся о том, что имеем, оказывается, что это воспоминания». Тут я заплакала.
Я плакала не только потому, что история была трагической, просто она заставила меня понять нечто важное о себе самой. Больше шестнадцати лет я изучала механику памяти и ни разу не задумалась всерьез, что воспоминания значат для меня лично. Да, я много размышляла о пациенте Г. М., о том, чего он лишился вместе с височными долями мозга. Но я не потратила и минуты на то, чтобы понять, насколько драгоценны для меня мои собственные воспоминания. Какие они? Все, что мгновенно промелькнуло перед глазами, касалось учебы, работы в лаборатории, защиты диссертаций, премий и грантов. Я вдруг поняла, что все мои недавние воспоминания – только о науке.
Но ведь у меня было детство в Калифорнии с родителями и братом. Стоило сосредоточиться, и в голове начали разворачиваться образы прошлого. Томас Келлер был прав: наши воспоминания – самое ценное, что у нас есть!
Потеря памяти дома
Травмы мозга, которые приводят к амнезии, встречаются относительно редко. Но поражение этих же областей наблюдается у пациентов, страдающих старческой деменцией и болезнью Альцгеймера. В январе, через несколько месяцев после той статьи про Томаса Келлера, мне позвонила мама. Она сказала, что папа плохо себя чувствует: он пожаловался, что не может вспомнить, как добраться до магазинчика, в котором уже тридцать лет покупает кофе. Внезапно папина память просто испарилась.