Странная девочка, которая влюбилась в мозг. Как знание нейробиологии помогает стать привлекательнее, счастливее и лучше

Сузуки Венди

Но Бренда Милнер заметила еще кое-что. Описав подробно всю серьезность утраты пациентом повседневной памяти, она постаралась выяснить, существует ли что-нибудь, что Г. М. все же способен запомнить. Г. М. не мог формировать какие бы то ни было новые воспоминания о фактах (так называемая смысловая, или семантическая, память) или событиях (эпизодическая, или событийная, память). Обычно эти два вида памяти в совокупности называют «декларативной памятью», – это воспоминания, которые можно вызвать осознанно. Но Бренда установила, что на некоторые вещи у Г. М. была хорошая память. В частности, у пациента сохранилась способность осваивать новые двигательные или перцептивные навыки с той же скоростью, что и у нормальных людей. По настоянию Бренды Г. М. каждый день проделывал тесты, в ходе которых нужно было как можно точнее описывать свою фигуру, глядя при этом в зеркало. Результаты улучшались день ото дня, но пациент никогда не помнил, что уже занимался этим раньше. Так же Г. М. мог освоить перцептивные задания: ему показывали неопределенные очертания некоего изображения, затем более полный вариант,

и так далее, пока изображение не проявлялось полностью. Г. М. мог узнавать, что изображено на картинке, с той же скоростью, что и нормальные люди. Это стало настоящим откровением в области изучения памяти. Открытие позволяло предположить, что в этих формах моторной и перцептивной памяти задействован не гиппокамп, а другие области мозга.

Итак, сотрудничество Сковилла и Милнер революционно изменило наши представления о памяти. Их работа помогла другим ученым понять, что срединная височная доля, в которую входит гиппокамп, обеспечивает нашу способность к формированию новых воспоминаний о фактах и событиях. Их исследования также показали, что воспоминания не хранятся в гиппокампе – ведь Г. М. сохранил свои воспоминания о детстве. Кроме того, другие формы памяти, в том числе перцептивная и моторная память, обеспечиваются не срединной височной долей, а различными отделами мозга вне ее.

Нельзя упускать из виду еще один важный аспект той первой статьи Сковилла и Милнер. Этот отчет послужил серьезным предостережением неврологическому сообществу: двустороннее удаление гиппокапа недопустимо! Из-за этого Г. М. разучился формировать новые воспоминания, стал инвалидом и остаток жизни провел на иждивении семьи. Злосчастная операция отняла у него возможность удерживать в голове любую информацию о том, что происходило с ним и в окружающем мире после хирургического вмешательства. Эпилептические припадки стали случаться с ним реже, но за это пациенту пришлось заплатить ужасную цену. Сковилл и Милнер позаботились о том, чтобы все неврологическое сообщество осознало и прочувствовало это.

Разные виды памяти

Та разновидность памяти, которую утратил Г. М. в результате повреждения отдельных участков мозга, называется «декларативной» памятью и относится к тем формам воспоминаний, которые можно вызвать сознательно. Существуют две основные категории декларативной памяти, которые обеспечиваются структурами срединной височной доли:

1. Эпизодическая память, или воспоминания о событиях жизни: рождественских праздниках в детстве или летних каникулах. Из таких «эпизодов» состоит уникальная личная история каждого человека.

2. Семантическая память включает всю фактическую информацию, которую мы усваиваем в течение жизни: названия стран, таблица умножения, телефонные номера и т. п.

Сегодня мы знаем, что существует немало и других видов памяти, которые не зависят от срединной височной доли мозга. Среди них:

1. Навыки/привычки. Это в основном двигательные воспоминания, которые позволяют нам научиться играть в теннис, попадать по бейсбольному мячу, водить машину или вставлять ключ в замок входной двери автоматически. Навыки обеспечиваются набором мозговых структур под названием «полосатое тело».

2. Прайминг. Этот термин описывает явление, при котором подверженность влиянию одного стимула способна определить ответ на другой стимул. К примеру, человеку дают незаконченный рисунок какого-то объекта, который тот не может распознать. Затем человеку показывают более подробный рисунок, на котором можно почти полностью увидеть объект. Тогда в следующий раз человек сможет узнать этот объект, даже если информации о нем на рисунке будет еще меньше. В прайминге задействованы многие отделы мозга.

3. Кратковременная память. Эта форма памяти помогает нам держать важную информацию в сознании, где с ней можно работать. Например, кратковременной памятью мы пользуемся в разговоре с банковским консультантом: он описывает различные варианты кредита под залог дома, а мы пытаемся решить, какой из них нам подходит. Способность держать все цифры и варианты в голове и манипулировать ими при принятии решения – это пример применения кратковременной памяти. Тот факт, что Г. М. мог поддерживать нормальный разговор (а значит, удерживать некоторое время в голове соответствующие темы), показывает, что его кратковременная память сохранилась.

Поиски своего места в истории с загадкой памяти

Сенсационный отчет Сковилла и Милнер в 1957 году буквально взорвал исследования природы памяти и вызвал лавину новых вопросов к нейробиологам. Вот вопросы, которые задавались чаще всего: 1) Какие конкретно структуры срединной височной доли критичны для декларативной памяти – только ли это гиппокамп или гиппокамп и мозжечковая миндалина вместе? и 2) Как зрительно представить изменения, которые происходят в нормальном мозге при формировании нового декларативного воспоминания? Поступая в магистратуру, я не знала, что ответ на первый вопрос станет темой моей магистерской диссертации. Ну а второй темой я через несколько лет стала заниматься, будучи доцентом Нью-Йоркского университета.

К тому моменту, когда я появилась в Университете Калифорнии в Сан-Диего, о важнейшей роли гиппокампа в обеспечении памяти было известно гораздо больше, чем прежде. Самые яростные дебаты в то время шли о том, только ли повреждение гиппокампа отвечало за потерю памяти у Г. М., как предполагали Сковилл и Милнер, или дело было все же в сочетанном повреждении гиппокампа и мозжечковой миндалины – другая версия, которую ученые не смогли исключить. Сравнительный анализ, который провел во время

опытов на животных в 1978 году Морт Мишкин, указывал, что именно сочетание травмы гиппокампа и мозжечковой миндалины приводила к наиболее серьезному дефициту памяти. Тем не менее, в 1987 году, когда я поступила в магистратуру, ученые нашего университета Лари Сквайр и Старт Зола как раз получили доказательства того, что мозжечковая миндалина, скорее всего, не задействована в механизме памяти. Сквайр и Зола показали, что у животных разрушение гиппокампа с обеих сторон вызывает явный дефицит памяти, а разрушение только мозжечковой миндалины по обеим сторонам мозга никак на память не влияет. Затем они провели эксперимент, который оказался ключевым в данном вопросе. У животных с заранее удаленным с двух сторон гиппокампом они повредили мозжечковую миндалину – и увидели, что дополнительный ущерб мозгу не привел к усилению дефицита памяти, как предсказывалось. Вопрос теперь стоял так: если дополнительное ухудшение памяти не вызвано повреждением мозжечковой миндалины, то чем же оно вызвано? Повреждением какой мозговой структуры? Ответ удалось получить благодаря тщательному изучению различных вариантов поражения головного мозга. Специалист по нейроанатомии Дэвид Амарал изучил масштабы поражения мозга этих животных на тонких срезах мозговой ткани и заметил один факт, очевидный только нейроанатому: поражение захватывало не только гиппокамп и мозжечковую миндалину. Обширные зоны коры вокруг названных областей мозга у этих животных тоже были в разной степени повреждены. Можно было предположить, что точно так же обстояло дело и у Г. М. – ведь воздействие на мозг осуществлялось хирургическим путем. Так, может быть, ключом к разгадке были именно эти области коры вокруг гиппокампа и мозжечковой миндалины, которые никто никогда не рассматривал всерьез и которые прежде считались частью зрительного отдела мозга?

Именно в этот момент на сцене появилась я. Дэвид Амарал заведовал нейроанатомической лабораторией в Институте Солка в Сан-Диего, располагавшейся напротив нашего университета, и был ведущим специалистом по анатомической организации срединной височной доли мозга. Мне казалось очевидным, что нам необходимо лучше понять базовую структуру этой части мозга. И когда меня спросили, интересно ли мне этим заняться, я ухватилась за такую возможность. Я ощущала себя кем-то вроде Стэнли и Ливингстона от нейробиологии – ведь мне предстояло исследовать один из самых глухих и скрытых от глаз отделов мозга, куда мало кому до меня удавалось проникнуть.

Вообще-то, поступая в 1987 году в магистратуру, я была уверена, что все части мозга уже давно и тщательно изучены и описаны. Однако, приступив к работе, я обнаружила: те области, которыми непосредственно занимаюсь я, умудрились каким-то образом избежать внимания ученых. Именно мне одной из первых пришлось тщательно изучать их. При этом я пользовалась теми же базовыми методиками, которые были в ходу у нейроанатомов с самого начала XX века: я делала очень тонкие срезы мозговой ткани, окрашивала их и рассматривала под микроскопом. Я брала тонкие срезы мозга из ключевых областей височной доли. А окрашивала я их при помощи химического вещества, которое помогало различить размеры и организацию тел нейронов и клеток глии, из которых состояли эти области коры (такая методика называется окраской по Нисслю). Я смотрела на образцы, пытаясь найти черты, которые позволили бы отличить одну область от другой. В других исследованиях я пыталась отследить, откуда эти области получают информацию и куда сами посылают сигналы.

За шесть лет я провела сотни часов в одиночестве в затемненной комнате, разглядывая образцы мозговой ткани под мощным микроскопом и пытаясь установить закономерности. В самые трудные дни, после многих часов у микроскопа, клетки, из которых состояли изучаемые области мозга, начинали плясать у меня перед глазами, как чудесные произведения абстрактного искусства. Это была тяжелая скрупулезная работа. Пытаясь заполнить тишину, я часто слушала за работой классическую музыку. Больше всего я любила сидеть за микроскопом по утрам в субботу. Склонившись в темноте над очередным срезом мозговой ткани, я слушала радиопередачу под названием «Приключения в мире хорошей музыки с Карлом Хаасом» – чудесную программу, из которой я узнавала обо всем на свете: и как Страдивари делал свои знаменитые скрипки, и о тонкостях скрипичных пассажей в симфониях Мендельсона. После передачи Карла начиналась программа, где передавали полные записи оперных спектаклей. Учитывая, сколько тысяч часов в годы магистратуры я провела за прослушиванием этих программ, мне, наверное, полагалась бы дополнительная ученая степень ценителя классической музыки. Все эти долгие часы у микроскопа я ни с кем не общалась, но у меня, по крайней мере, была музыка.

Что же я узнала в результате проделанной работы? Оказалось, что области коры, которые я исследовала (они известны как околоносовая и парагиппокампальная кора и находятся в срединной височной доле), не только обеспечивают активный поток входных сигналов в гиппокамп через его главную входную структуру, известную как энторинальная кора. Мои исследования также показали, что эти области коры представляют собой крупный мозговой «интерфейс», или «портал» – он получает сигналы от большого числа областей мозга, обеспечивающих всевозможные сенсорные функции. Получает он сигналы и от других «высокоуровневых» областей мозга, участвующих в обеспечении внимания и познания. Я установила, что эти области – не просто часть зрительной коры, как считалось раньше, а высокоуровневый информационный центр мозга. Пользуясь относительно «старомодными» исследовательскими подходами, я сумела получить новую информацию о том, почему эти области могут оказаться такими важными для памяти. Все дело – в их связях.