Страница 51 из 61
Следующая задача, стоявшая перед Канделом, заключалась в том, чтобы вычислить, сколько времени потребуется краткосрочным воспоминаниям для того, чтобы превратиться в постоянные долгосрочные воспоминания. Какова же молекулярная природа процесса консолидации? Поиски ответа на этот вопрос заставили Кандела погрузиться в мир генетики.
В 1983 году престижный и прекрасно финансируемый Медицинский институт Говарда Хьюза попросил Кандела, вместе со Шварцем и неврологом из Колумбийского университета Ричардом Акселом, возглавить группу по изучению молекулярной деятельности, работавшую в Колумбийском университете. Группе удалось добыть нейроны у личинок аплизии и использовать их для выращивания (в качестве тканевой культуры в лабораторных условиях) нейронной цепи, включавшей в себя пресинаптический нейрон, постсинаптический нейрон, а также синапс между ними. Для имитации действия модулирующих промежуточных нейронов учёные впрыснули в культуру дозу серотонина. Как и ожидалось, доза серотонина, соответствующая одному акту научения, привела к выбросу глутамата, в результате которого произошло временное усиление характеристик синапса, связанных с краткосрочным запоминанием. Впрыскивание же, независимо друг от друга, пяти доз серотонина смогло усилить существующий синапс на несколько дней, а также подстегнуло формирование новых синаптических терминалей - то есть привело к изменениям, сопутствующим формированию долгосрочных воспоминаний.
После нескольких инъекций серотонина происходит следующее: фермент протеинкиназа А вместе с другим ферментом, называемым МАР[26], перемещается из внешней цитоплазмы нейрона в его ядро. Там протеинкиназа А активизирует белок под называнием CREB-1. Он, в свою очередь, активизирует деятельность набора генов, синтезирующих белки, необходимые нейрону для строительства новых синаптических терминалей. В то же самое время МАР активизирует другой белок, CREB-2, который «выключает» набор генов, подавляющих рост новых терминалей. С помощью сложного химического процесса «маркировки» клеток изменения в синапсе ограничиваются определёнными областями на поверхности нейрона и происходят в течение достаточно длительного времени. Благодаря этому сложному процессу, включающему множество химических и генетических сигналов и изменений, синапсы приобретают способность удерживать воспоминания на протяжении нескольких дней или даже лет. «Именно рост и поддержание деятельности новых синаптических терминалей, - пишет Кандел, - позволяет воспоминаниям сохраняться». Этот процесс также позволяет понять кое-что важное относительно того, каким образом благодаря пластичности мозга наш опыт постепенно позволяет сформироваться типичному поведению и личной идентичности: «Тот факт, что для формирования долгосрочного воспоминания должен включиться определённый ген, чётко показывает, что гены не просто определяют наше поведение, но и отвечают на стимуляцию со стороны внешней среды, например, на обучение».
* * *
Можно смело сказать, что умственная деятельность моллюска не представляет для человека большого интереса. Кандел и его команда занимались изучением сравнительно простых цепей, связанных с памятью, а точнее, тем, что физиологи называют «неявными» воспоминаниями - бессознательными воспоминаниями о событиях прошлого, которые автоматически вспоминаются при выполнении рефлексивного действия или повторении приобретённого прежде навыка. Когда мы раз за разом касаемся жабр моллюска, у него пробуждаются неявные воспоминания. Неявные воспоминания активируются у человека, играющего с баскетбольным мячиком или едущего на велосипеде. Как объяснял Кандел, неявные воспоминания «приходят к нам непосредственно в процессе действия, без каких-либо сознательных усилий или даже незаметно для нас».
Говоря о воспоминаниях, мы обычно имеем в виду «явные» - то есть воспоминания о конкретных людях, событиях, фактах, идеях, чувствах и впечатлениях, которые мы можем перенести в рабочую память нашего сознательного мышления. Явная память содержит в себе всё, что мы, по собственным словам, «помним» о нашем прошлом. Кандел называл явную память «комплексной» - и на это у него были свои причины. Долгосрочное хранение явных воспоминаний связано со всеми биохимическими и молекулярными процессами «синаптической консолидации», происходящими при сохранении неявных воспоминаний. Но помимо этого в данном случае возникает и вторая форма консолидации, называемая системной. Она требует согласованных действий между зонами мозга, достаточно сильно удалёнными друг от друга. Учёные лишь недавно начали документировать правила системной консолидации, а многие из их открытий до сих пор остаются не вполне подтверждёнными. Ясно, однако, что консолидация явных воспоминаний включает в себя длительное и активное «общение» между корой головного мозга и гиппокампом.
Гиппокамп - небольшая и одна из древнейших зон нашего мозга, находится под его корой и глубоко скрыта в медиальной височной доле. Она отвечает за нашу пространственную ориентацию - именно в ней лондонские таксисты хранили свои ментальные карты городских дорог. Но помимо этого гиппокамп играет важную роль в формировании и управлении явными воспоминаниями. Большую роль в открытии связи гиппокампа с хранением воспоминаний сыграл несчастный человек по имени Генри Молейсон. Молейсон, родившийся в 1926 году, страдал эпилепсией, развившейся после серьёзной травмы головы, полученной ещё в юности. Во взрослом возрасте он всё сильнее мучился от изнурительных тонико-клонических судорожных приступов. Постепенно выяснилось, что источник его страданий находится в области гиппокампа. В 1953 году врачи удалили значительную часть его гиппокампа и некоторые фрагменты медиальной височной доли. Операция позволила Молейсону излечиться от эпилепсии, однако оказала крайне странное воздействие на его память. Его неявные воспоминания остались нетронутыми, равно как и более старые явные воспоминания. Он мог во всех деталях вспомнить события детства. Однако многие из недавних явных воспоминаний (например, несколько лет до операции) полностью стёрлись из его памяти. Кроме того, он утратил способность формировать новые явные воспоминания. События, происходившие с ним, забывались через несколько мгновений.
Опыт Молейсона, тщательно зафиксированный британским физиологом Брендой Мильнер, даёт основания полагать, что гиппокамп крайне важен для консолидации новых явных воспоминаний. Можно также предположить, что через некоторое время многие из этих воспоминаний начинают вести жизнь, не зависящую от гиппокампа. Множество экспериментов, проведённых за последние пятьдесят лет, позволили разрешить эту загадку. Судя по всему, память о перенесённом опыте изначально сохраняется не только в областях коры головного мозга, фиксирующих этот опыт (в слуховой коре для запоминания звуков или мелодий, в зрительной коре для запоминания визуальных образов и так далее), но и в гиппокампе. Гиппокамп представляет собой идеальное место для хранения новых воспоминаний, так как его синапсы способны к быстрым изменениям. В течение нескольких дней, с помощью таинственного сигнального процесса, гиппокамп помогает воспоминанию стабилизироваться в коре головного мозга и начать трансформацию из краткосрочного в долгосрочное. Скорее всего, после полной консолидации воспоминания оно стирается из гиппокампа. Единственным местом его хранения оказывается кора головного мозга. Полная передача явного воспоминания из гиппокампа в кору представляет собой постепенный процесс, который может занимать до нескольких лет. Вот почему так много воспоминаний Молейсона исчезло после удаления гиппокампа.
Судя по всему, гиппокамп играет роль дирижёра, руководящего исполнением симфонии, звучащей в нашей сознательной памяти. Помимо включения в процесс фиксации определённых воспоминаний в коре мозга, он играет важную роль, связывая между собой различные воспоминания настоящего времени - визуальные, пространственные, тактильные и эмоциональные - которые хранятся в мозге независимо друг от друга, но при объединении формируют единое и полное воспоминание о произошедшем событии. Неврологи также высказывают мнение о том, что гиппокамп позволяет связать новые воспоминания со старыми, формируя обширную сеть нейронных связей, придающих воспоминанию гибкость и глубину. Множество связей между воспоминаниями формируется, по всей видимости, во время сна. В это время гиппокамп освобождается от некоторых других когнитивных обязанностей. Как объясняет психиатр Дэниел Сигел в своей книге «Развивающийся разум», «может показаться, что наши мечты представляют собой достаточно случайную комбинацию различных действий, повседневного опыта и элементов из нашего отдалённого прошлого. На самом деле, с их помощью наш разум консолидирует множество отдельных явных элементов в постоянное и консолидированное воспоминание». Как показывают опыты, при нарушении сна начинает страдать и наша память.