Текст книги "Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS"

Детская амнезия

Нить памяти, которая позволяет людям исследовать незнакомые места и не заблудиться, – это одна из самых удивительных когнитивных способностей человечества. Но в жизни есть период, когда память подводит нас всех. В младенчестве и раннем детстве мы исследуем мир и формируем эпизодическую память – воспоминания о событиях и автобиографию – только для того, чтобы она исчезла и стала недоступной во взрослой жизни. Пока я не узнала об этом, я недоумевала, почему мои детские воспоминания, лет до шести, столь эфемерны. До этого возраста я почти ничего не помню или не могу отличить реальных событий от воображаемых. Но потом мне как будто включили память. Помню, как мы переехали в городок в глуши Новой Англии с населением несколько сотен человек, арендовали трейлер в конце пыльной улицы, между выгоном для коровы и длинным деревянным курятником, в который я могла заползать и собирать яйца. Моя мама посадила рядом с курятником травы, цветы и овощи, вкопала посередине телефонный столб и водрузила на него старое зеленое блюдо для пирога – как птичью поилку. Она консервировала фрукты и готовила еду в тяжелом чугунном котелке. Отвозила меня в школу на чадящем пикапе «чинук», а затем учила аутистов, которые жили на соседней овцеферме, ткать на гигантских гремящих станках или работала официанткой. Мой папа, маляр по профессии, находил работу в домах побогаче или уезжал в город – красить большие викторианские усадьбы. Со стороны наш трейлер мог показаться типичным жилищем неотесанной деревенщины, но у моих родителей были необычные взгляды: «синие воротнички» с серьезными духовными стремлениями, они копили свои гроши ради будущих путешествий в Калифорнию и Индию.

Меня удивляет, что я до сих пор могу нарисовать точную карту того счастливого места. Я точно знаю, где рос виноград вдоль выложенной гранитом канавы, расстояние до искривленного персикового дерева, помню ульи и каждую молодую сосенку по периметру пастбища. Помню, как изгибался ручей; помню, где он разливался в начале лета – мутной купальней для меня и тысяч головастиков, – помню, как он петлял, исчезая в чаще за озерцом, где водились бобры. Я могу нарисовать каждую яблоню и каждое персиковое дерево, кусты смородины и малины, высокую березу и грунтовую тропку между деревьями, ведущую к гигантскому полю золотарника. Я помню, как лежали камни в зарослях старой сирени, куда не мог пролезть никто, кроме меня. Там я устраивала себе убежище, укрывалась в собственном мире – это была моя первая отдельная комната.

Готова поспорить: если бы я нарисовала карту и отправила бы вас в прошлое, эти подробности позволили бы вам точно сориентироваться на месте. Примечательно, что моя память не ограничивается нашим домом, а распространяется на весь город. Почему в моем сознании осталась зияющая пустота первых лет жизни и неожиданная четкость и точность пространственной памяти после шестилетнего возраста? Какое-то время я приписывала это некой травме – просто потому, что четыре года, которые мы прожили в трейлере, были самыми счастливыми в моем детстве и, как выяснилось позже, самыми спокойными в подростковом возрасте. Потом было несколько переездов и развод родителей; с десяти до двадцати восьми лет я никогда не жила в одном месте дольше года или двух. Может быть, именно этот период стабильности объясняет точность, с которой я могу вспомнить подробности нашего убогого рая? Может быть, я все так хорошо помню потому, что была там счастлива? Но почему, недоумевала я, память о тех годах так часто принимает форму карты с несметным числом путей и мест, которые я исследовала и в которых давала волю своей фантазии?

Первым, кто рассказал мне об универсальной амнезии у детей, был нейробиолог. Кейт Джеффри в своей лаборатории в Университетском колледже Лондона изучает работу клеток гиппокампа у крыс. Она пытается выяснить, почему человеческий мозг использует одни и те же нейронные цепи для ориентирования в пространстве и для эпизодической памяти. Кейт называет это одной из самых больших загадок мозга. «Почему природа использовала те же структуры и для восприятия пространства, и для памяти – функций на первый взгляд столь разных? – писала она в журнале Current Biology. – Одна из захватывающих возможностей заключается в том, что когнитивная карта представляет, если можно так выразиться, сцену, на которой разыгрывается драма вспоминаемых событий. В такой интерпретации она служит «оком разума» для воспоминания не только о местах, но и о событиях, которые в них происходили, и даже – согласно новейшим данным, полученным методами нейровизуализации, – для воображения»[64]64
  Marozzi Elizabeth and Jeffery Kathryn J. Place, Space and Memory Cells // Current Biology 22, № 22 (2012). R939–942.


[Закрыть].

Познакомившись с Джеффри на конференции в Лондоне, я рассказала о своей детской памяти. Может быть, существует возраст, когда, если можно так выразиться, «включаются» наши когнитивные способности для составления карты пространства? Джеффри сказала, что мы очень мало знаем о том, как развивается система восприятия пространства во младенчестве; неизвестно ни то, насколько наш мозг «запрограммирован» от природы, ни то, насколько глубоким должен быть наш опыт взаимодействия с окружающей средой, чтобы обусловить функции мозга. Некоторые исследования показали, что животные, выросшие в ограниченном или обедненном пространстве, испытывают трудности в решении простых пространственных задач, однако остается неясным, как эти результаты можно перенести на людей. «Думаю, упомянутые вопросы в этой области все еще не решены. У нас нет точных ответов. Но это явление существует – период младенчества и раннего детства, о котором не сохраняется долговременной эпизодической памяти. У нас как будто не закладываются эти воспоминания», – сказала Джеффри. Она подчеркнула, что у младенцев не формируются когнитивные карты, как у взрослых людей. «У них пространственная организация информации далеко не столь разнообразна. Возможно, воспоминания, формируемые в раннем детстве, пока гиппокамп еще находится в стадии развития, могут быть переписаны или искажены новыми возникающими нейронными связями. И став взрослым, вы не можете извлечь из памяти воспоминания о первых годах жизни тем же способом, каким извлекаете более поздние»[65]65
  К. Джеффри. Личная беседа. 14.04.2016.


[Закрыть].

Анатомически гиппокамп крыс похож на гиппокамп человека, и для Джеффри изучение их мозга и регистрация активности их нейронов во время движения позволяет заглянуть в физиологию пространственного картирования и памяти. Когда мы обсуждали эти вопросы, я спросила Джеффри: как именно, по мнению нейробиологов, гиппокамп воспринимает пространство и формирует его образ? Джеффри любезно взяла лист бумаги, карандаш и начала рисовать прямоугольник и стрелки, изображая классическую схему строения гиппокампа. Она начала с прямоугольника, соответствующего энторинальной коре, обозначила его как EC и разбила на пять зон, обозначающих пять разных типов клеток. Энторинальная кора, объяснила она, служит главным интерфейсом между неокортексом – областью коры головного мозга человека, которая ассоциируется с интеллектом, – и гиппокампом. Все первичные сенсорные зоны – зрение, обоняние, слух, осязание, как выразилась Джеффри, «немного этого, немного того» – имеют связи с энторинальной корой. От этого прямоугольника стрелки отходили к другим, обозначенным DG, CA3, CA2, CA1 и SUB. Это были главные компоненты нейронных цепей гиппокампа, каждая из которых имела связи с разными слоями энторинальной коры. «К тому времени как информация поступает в гиппокамп, успевает много чего произойти; эти сигналы подвергаются серьезной обработке, – объяснила Джеффри. – Выяснилось, что второй слой соединен с CA3, а третий слой – с CA1 и основанием гиппокампа, однако выходные сигналы из CA1 поступают в пятый слой энторинальной коры. – Она сделала паузу, посмотрела на мой нахмуренный лоб и усмехнулась. – В общем, как-то так; но здесь много путей – и туда, и обратно».

В последние годы в Центре изучения мозга Гарвардского университета были получены потрясающие изображения гиппокампа. Нейробиолог Джефф Лихтман придумал метод картирования мозга мыши с помощью микроскопа. Манипулируя генами, Лихтман добился того, чтобы в отдельных нейронах мозга мыши вырабатывались разные флуоресцирующие белки, которые при увеличении под микроскопом светятся ярким розовым, синим или зеленым светом. Эта «мозговая радуга» показывает, что клетки гиппокампа организованы в единообразные упорядоченные слои. Если клетки коры головного мозга выглядят как галактика беспорядочно разбросанных звезд, то нейроны гиппокампа выстроились в изящные арочные своды.

Эти клетки, которые вызывают такой интерес Джеффри и других нейробиологов, называются пирамидальными нейронами. И они служат ключом к пониманию феномена амнезии первых лет нашей жизни.

Зигмунд Фрейд придумал термин «инфантильная амнезия» и объяснил его в терминах вытеснения: мозг прячет желания и эмоции младенчества от взрослой психики, но к ним можно получить доступ с помощью психотерапии. «До сих пор нам не приходило в голову удивляться этой амнезии; а между тем у нас есть для этого полное основание, – писал он в 1910 г. – Поэтому-то нам рассказывают, что в эти годы, о которых мы позже ничего не сохранили в памяти, кроме нескольких непонятных воспоминаний, мы живо реагировали на впечатления; что мы умели по-человечески выражать горе и радость, проявлять любовь, ревность и другие страсти, которые нас сильно тогда волновали; что мы даже выражали взгляды, обращавшие на себя внимание взрослых, как доказательство нашего понимания и пробуждающейся способности к суждению. И обо всем этом, уже взрослые, сами мы ничего не знаем. Почему же наша память так отстает от других наших душевных функций?»[66]66
  Freud Sigmund. Freud on Women: A Reader (1992). P. 106.


[Закрыть] Фрейд рассматривал память как неизменное хранилище, которое оказывает долговременное воздействие на наше поведение во взрослом состоянии, даже если содержимое этого хранилища недоступно сознанию. Но Фрейд не знал, что этот период младенческой амнезии в возрасте до двух лет – за которым следует период детской амнезии приблизительно до шестилетнего возраста – универсален не только для людей, но и для некоторых других млекопитающих. Период амнезии наблюдается у всех видов, у которых детеныши рождаются беспомощными и нуждаются в заботе взрослых, в том числе у крыс и обезьян, что указывает на его потенциально оберегаемую эволюцией необходимость для этого периода развития.

С 1970-х по 1990-е гг. в качестве другой причины младенческой амнезии называли тот факт, что ребенок еще не умеет говорить: самые первые воспоминания становятся недоступными после того, как малыш переходит от невербальной коммуникации к вербальной. Именно в полтора года у детей происходит «языковой взрыв», и вскоре после этого младенческая амнезия исчезает. Как объясняла мне Нора Ньюком, основатель Центра пространственной памяти и обучения в Университете Темпл, «[считалось, что] появление памяти связано с обретением речи, а также с культурными нормами, требующими запоминать уникальные события. Конечно, все это важно: мы разговариваем, и мы живем в социальных группах. Но этого недостаточно. Это не могло быть единственным объяснением»[67]67
  Н. Ньюком. Личная беседа. 29.07.2016.


[Закрыть]. Еще больше осложнял гипотезу языка тот факт, что многие животные, не умеющие говорить, тем не менее помнят события своей жизни.

Только недавно ученые раскрыли связи между развитием восприятия пространства у детей, амнезией и памятью, и эти связи могут пролить свет в первую очередь на то, как в процессе эволюции у людей формировались когнитивные способности. Способность человеческого разума совершать мысленные путешествия во времени – вспоминать прошлое и представлять будущее – и грамматически верная речь могли появиться и развиться в плейстоцене, эпохе, начавшейся 2,6 миллиона лет назад. Это был период, в котором «ребенок» стал представлять собой новую, длительную стадию биологического и социального развития нашего вида. Авторы книги «Предсказания в мозге» (Predictions in the Brain), вышедшей под редакцией нейробиолога Моше Бара, объясняют: «Появление вида Homo сопровождалось увеличением продолжительности периода развития от младенчества до взрослого состояния и появлением дополнительной стадии, которую мы называем ранним детством. Это период приблизительно от 2,5 до 7 лет, во время которого развиваются способности к мысленному путешествию во времени и грамматически правильная речь»[68]68
  Bar Moshe (ed.). Predictions in the Brain: Using Our Past to Generate a Future (2011). P. 351.


[Закрыть].

Может быть, дети – это результат новой стадии в эволюции нашего вида, необходимой для полного развития систем пространственной и эпизодической памяти? «Все думают, что первые два года очень важны, но, если мы не можем их вспомнить, чем именно они важны? – говорит Ньюком. – Гипотезы есть. Но, если мы не можем дать краткий ответ, значит, мы ничего не знаем о мозге».

Джон, родившийся недоношенным на сроке двадцать шесть недель, весил около килограмма. Он не мог самостоятельно дышать и первые два месяца своей жизни провел в инкубаторе, подключенный к аппарату искусственной вентиляции легких. Однако он рос абсолютно здоровым – до четырех лет, когда с ним случились два эпилептических припадка. Примерно годом позже родители стали замечать, что Джон не помнит то, что происходило в его жизни. Он не помнил, что смотрел по телевизору, что произошло в школе, какую книгу он читал накануне вечером. Когда Джона осмотрели нейробиологи, они нашли другие нарушения. Он не мог найти дорогу, не помнил знакомую обстановку, расположение предметов и личных вещей. Примечательно, что интеллект мальчика не пострадал – он умел читать, писать, говорить, хорошо успевал в школе. Семантическая память, не связанная с личным опытом, была абсолютно нормальной.

Больше ста лет нарушение памяти у таких людей, как Джон, позволяло ученым изучать память. Вероятно, в научной литературе чаще всего упоминался «пациент Г. М.»: в 1950-х гг. двадцатисемилетнему молодому человеку, страдавшему эпилепсией, удалили часть височных долей коры головного мозга, после чего он утратил способность формировать и извлекать воспоминания. Пациент Г. М., которого звали Генри Молисон, описывал свое состояние как «пробуждение от сна»[69]69
  Squire Larry R. The Legacy of Patient H. M. for Neuroscience // Neuron 61. № 1 (January 15, 2009). P. 6–9. https://doi.org/10.1016/j. neuron.2008.12.023.


[Закрыть]. Окружение казалось ему незнакомым; он всегда находился в «новом» месте. Ему понадобилось несколько лет, чтобы запомнить план собственного дома. По этой причине он не узнавал людей, которые несколько десятков лет изучали его память, или дорогу к местам, которые он посещал многие годы. Одним из таких мест был Массачусетский технологический институт, где в Лаборатории поведенческой неврологии с 1962 по 2008 г. проводили эксперименты с Молисоном вплоть до его смерти.

Именно случай пациента Г. М. впервые заставил ученых предположить, что гиппокамп служит источником эпизодической памяти – способности формировать воспоминания о местах и событиях, составляющих нашу автобиографию, и извлекать их. В случае с Джоном нейробиологи выявили причину, по которой он не мог вспомнить прошлое или найти дорогу, после того как с помощью МРТ получили изображение его мозга. Недостаток кислорода – гипоксия – в младенческом возрасте и последующие эпилептические припадки привели к редкому и серьезному повреждению клеток гиппокампа, остановив его рост. В результате он оказался аномально маленьким, приблизительно вполовину меньше нормального гиппокампа. Джон – один из нескольких детей, с чьей помощью исследуют природу гиппокампальной амнезии. «Это удивительные дети, – говорит Ньюком. – Их всего четверо или пятеро, и у всех разные повреждения мозга. Но все они абсолютно нормальны: разговаривают, учатся в школе, запоминают факты, но не помнят своей жизни – у них отсутствует автобиографическая память. И они не могут найти дорогу в школу, в которую ходят четыре года и которая находится всего в двух кварталах от дома».

Как выяснилось, существуют интересные параллели между людьми с нарушениями памяти, такими как Джон, и всеми детьми в первые годы жизни. У детей восприятие пространства, а также память на места и события не такие, как у взрослых, – они намного ярче и в большей степени насыщены эмоциями, но недолговечны и фрагментарны. Дети могут формировать воспоминания, но склонны их забывать; их память похожа на нить накала, которая быстро перегорает. Со времени публикации первых научных статей о состоянии пациента Г. М. и о случае Джона прошло уже несколько десятилетий, и научные знания о гиппокампе и его вкладе в развитие ребенка и память быстро расширяются. Ученые обнаружили в нейронных сетях гиппокампа разные типы клеток: нейроны направления головы возбуждаются в зависимости от того, куда повернута наша голова в горизонтальной плоскости, а нейроны решетки – при движении, строя координатную сетку для ориентирования и нахождения верного маршрута в окружающем мире. Нейроны места активизируются только в определенном месте пространства, которое называется полем места. Изображения, полученные сканированием мозга, предполагали присутствие этих клеток в мозгу человека, но доказать их существование и зарегистрировать их активность удалось лишь в процессе лечения эпилепсии, когда электроды вживлялись прямо в мозг. Другие типы пространственных нейронов характерны для тех или иных таксонов. Например, у обезьян (но не у грызунов) есть нейроны направления взгляда, которые возбуждаются, когда животное смотрит в определенном направлении.

Многие в наше время убеждены, что именно созвездия всех этих клеток, мигающие, словно гирлянда, в нашем мозге, позволяют нам определять наше местоположение и строить маршрут. По имеющимся данным, младенчество и раннее детство – это важные периоды, во время которых клетки гиппокампа начинают созревать и кодировать пространство – или, как выражаются некоторые исследователи, картировать его. Когда дети исследуют окружающий мир и создают его пространственное отображение, этот опыт может закладывать нейронную основу для эпизодической памяти, нашей способности помнить события повседневной жизни.

Нейробиолог Линн Надель заинтересовался процессом развития гиппокампа в 1970-х гг.; в это же время он написал работу «Гиппокамп как когнитивная карта» (The Hippocampus as Cognitive Map). Его соавтором был Джон О’Киф, известный специалист по изучению памяти. Они писали, что у разных животных гиппокамп созревает в разное время, в отличие от некоторых других отделов мозга, сравнительно зрелых к моменту рождения. Например, у мышей и крыс приблизительно 85 % клеток зубчатой извилины – области сенсорного ввода гиппокампа – формируются в течение нескольких дней после рождения, что соотносится с первыми двумя годами жизни человека. «Самый большой прирост новых синапсов наблюдается в период между 4 и 11 днями после рождения, когда количество синапсов ежедневно удваивается, а синаптическая плотность увеличивается в 20 раз»[70]70
  O’Keefe John and Nadel Lynn. The Hippocampus as a Cognitive Map (1978). P. 114.


[Закрыть].

Они предположили, что, для того чтобы система пространственного картирования в мозгу начала создавать отображение окружающего мира, необходим восхитительный триггер – исследование. Животные заняты самой разной деятельностью: строят гнезда, ищут еду, ходят, плавают, летают, спят. Но кроме того, они исследуют мир – это поведение наблюдается тогда, когда животное сталкивается с незнакомым или новым местом и начинает собирать о нем информацию с помощью физического взаимодействия. В контексте теории когнитивной карты Надель и О’Киф утверждали, что исследование критически важно для построения карты, поскольку клетки кодируют пространство и делают незнакомое знакомым. Новизна – это когда объект или место «не имеет отображения в локальной системе и поэтому возбуждает клетки несоответствия в этой системе»[71]71
  Ibid. P. 241.


[Закрыть]. По их прогнозам, если бы гиппокамп исчез, у животных исчезло бы и исследовательское поведение – и это подтверждается изучением травм мозга. Но в чем причина задержки созревания системы пространственного картирования? Возможно, ее развитие запаздывает для того, чтобы молодые животные, все еще зависящие от матери, не покидали гнездо, пытаясь исследовать окружающий мир, и не подвергали себя риску.

После публикации книги Надель продолжил размышлять о последствиях задержки созревания. «У нас была теория о том, что делает гиппокамп, но что будет, если гиппокамп не работает? – говорил мне Надель. – Если у вас его нет, на что это похоже? Каков результат относительно позднего развития этой системы? Может, так повышается ее восприимчивость к пластичности окружающей среды?» В конечном итоге он понял, что результатом будет амнезия. Если гиппокамп не работает, то, согласно их теории когнитивной карты и поддержки, которую эта карта оказывает памяти, запоминание становится невозможным. Надель невольно нашел нейробиологическое объяснение младенческой амнезии: подобно Джону, в детстве мы не способны хранить воспоминания, поскольку гиппокамп у нас еще не работает на полную мощность.

В 1984 г. Надель опубликовал гипотезу, основой которой послужил тот факт, что время, в течение которого у детей проявляется амнезия, соответствует постнатальному периоду созревания гиппокампа у крыс. Его соавтором в этой работе был Стюарт Золя-Морган. Они предположили, что эпизодическая память возможна только после того, как мозг обретет способность к научению месту, и что младенческая амнезия соответствует периоду, когда система пространственной памяти в гиппокампе еще недоразвита. Животные не исследуют окружающий мир случайным образом; их действия структурированы, они переходят из одного места в другое и редко возвращаются туда, где уже были, – разве что им приходится исследовать действительно большую территорию. «Такая модель действий предполагает существование внутренних образов, которые отражают пространственную структуру окружающего мира», – писали исследователи. У крыс, морских свинок и кошек исследовательское поведение появляется после того, как гиппокампальная система достигает зрелости. «Если механизма еще нет, система не будет работать»[72]72
  Nadel Lynn and Zola-Morgan Stuart. Infantile Amnesia: A Neurobiological Perspective // Infant Memory: Its Relation to Normal and Pathological Memory in Humans and Other Animals 9 (2012). P. 145.


[Закрыть]. И кроме того, способность хранить информацию о различном окружении с целью исследования пространства и научения месту – как у молодых животных, так и у детей – позволяет кодировать события и места, где те произошли, увеличивая вместимость памяти.

Через 30 лет после публикации этой гипотезы Надель признался мне, что теперь считает ее, скорее всего, слишком упрощенной – как в определении младенческой амнезии, так и в природе развития гиппокампа, которая различается у разных видов животных. «Гиппокамп не возникает мгновенно – сегодня его нет, а завтра уже есть. Функции гиппокампа проявляются постепенно, – говорил он. – Теперь мы больше знаем об этапах этого процесса. Выяснилось, что развитие происходит неравномерно. Главное, что нам известно: для хорошей эпизодической памяти нужен не только гиппокамп. Четыре года, а то и пять лет эта память у нас отсутствует, и причина скорее заключается во всей сети связей с префронтальной корой и теми отделами мозга, активность которых мы регистрируем с помощью функциональной МРТ[73]73
  Функциональная МРТ – это разновидность нейровизуализации, которая оценивает активность мозга по изменению кровотока.


[Закрыть]. Но главная идея, согласно которой в период от первых девяти месяцев до полутора лет жизни эпизодической памяти не существует вообще, по-видимому, верна. Созревание нейронной сети и связей между этими отделами мозга дает вам долговременную память»[74]74
  Л. Надель. Личная беседа. 29.07.2016.


[Закрыть].

Надель и Золя-Морган ясно выразили главную загадку восприятия пространства: есть ли в нашем мозге при рождении все необходимое для развития пространственной памяти или опыт важен для формирования мозговой инфраструктуры? С той поры развитие гиппокампа и его связь с памятью оставались одной из самых увлекательных тем нейробиологии. Как сказала Джеффри: «Люди начали изучать развитие, и теперь у нас довольно много интересных работ, предполагающих, что первыми “в режим онлайн” переходят нейроны направления головы, затем нейроны места, а затем нейроны решетки». И действительно, полученные данные указывают, что некоторые компоненты когнитивной карты присутствуют в мозге новорожденного ребенка, но в раннем детстве мы проходим период приобретения пространственных знаний, который влияет на то, насколько хорошо мы будем справляться с такими задачами в будущем.

В 2010 г. две разные группы исследователей добились потрясающего успеха: не стесняя движений крысят, у которых еще не закончился период молочного кормления и чей размер не превышал величины перепелиного яйца, ученые вживили им в мозг электроды и записали активность отдельных нейронов гиппокампа. Специалистам из Норвежского университета естественных и технических наук и из Университетского колледжа Лондона удалось записать сигналы сотен нейронов направления головы, нейронов места и нейронов решетки на протяжении двух недель, начиная с шестнадцатого дня жизни крысы. Обе группы выяснили, что все три типа клеток присутствовали у животных уже через два дня после того, как у них раскрылись глаза – то есть прежде, чем они покидали гнездо и начинали исследовать окружающий мир. Но из этих трех типов нервных клеток только нейроны направления головы были полностью созревшими. Несколько недель исследования мира ушло на то, чтобы нейроны места и нейроны решетки стали такими же, как у взрослой особи. На основе полученных данных обе группы исследователей пришли к выводу: пространственное обучение продолжает улучшаться еще долго после того, как компоненты когнитивной карты займут свои места. Более того, одним из самых важных факторов, определяющим количество и зрелость нейронов, был возраст, в котором молодые крысы знакомились с новыми местами, а вовсе не частота нового опыта. Чем меньше был этот возраст, тем быстрее и легче, по всей видимости, крысы учились и кодировали нейроны пространства.

Исследования приматов и изучение поведения детей позволили нейробиологам понять, как этот же процесс может проходить у людей в молодости. Швейцарские нейробиологи Пьер Лавене и Памела Банта Лавене предположили, что в возрасте около двух лет созревает область гиппокампа CA1, играющая важную роль в дифференциации объектов в долговременной памяти. В последующие годы созревает зубчатая извилина, необыкновенно пластичная область мозга, в которой нейрогенез – появление новых нейронов – продолжается и во взрослом возрасте; эта извилина необходима для формирования новых воспоминаний. К шести годам у детей наблюдается сильная положительная корреляция между объемом гиппокампа и эпизодической памятью: чем больше объем, тем выше способность вспоминать подробности события. Шесть лет – это средний возраст ослабления детской амнезии.

На протяжении всего этого периода для гиппокампа очень важно обучение, которое способствует росту и тренировке нейронов. И более того, некоторые исследователи убеждены: если хоть ненадолго лишить детей возможности исследовать окружение и, условно говоря, строить маршруты, это негативно скажется на когнитивных способностях и памяти. В 2016 г. исследователи из Центра нейробиологии Нью-Йоркского университета опубликовали результаты своей работы, показав, насколько сильно развитие гиппокампа зависит от опыта обучения. Исследователи выбрали два возраста развития у детенышей крыс: семнадцатый день после рождения, приблизительно соответствующий двум годам у человека, и двадцать четвертый день, который соответствует возрасту ребенка от шести до десяти лет. Измеряя молекулярные маркеры в гиппокампе, ученые смогли показать, как опыт влияет на созревание данной структуры в этот период развития. Затем они повышали или понижали уровень упомянутых молекул, тем самым манипулируя гиппокампом крыс, чтобы либо ускорить сохранение данных в памяти, либо продлить период младенческой амнезии. И вывод был таким: младенческая амнезия представляет собой тип критического периода, – окно пластичности, когда стимуляция со стороны окружающей среды активно формирует мозг.

«В критические периоды мозг особенно чувствителен: если он не получает нужных стимулов, его развитие останавливается, – говорит Алессио Травалья, постдокторант и автор исследования. – Мозг созревает с помощью опыта. Мы считаем, что без должной стимуляции гиппокамп не будет развиваться. И дело не только в младенческой амнезии; мы полагаем, что этот критический период созревания очень важен как для обучения, так и для потребностей детей. – Травалья приводит пример с глазом. – Первые подобные эксперименты проводились в шестидесятых. Если заклеить глаз и ходить так неделю, возможно, к концу недели ничего и не произойдет. Но оказалось, что, если заклеить глаз детенышу животного в критический период, животное не будет видеть этим глазом и останется слепым навсегда. Другой пример критического периода – речь. Например, если ребенок осваивает иностранный язык в очень раннем возрасте, он будет свободно говорить на нем»[75]75
  А. Травалья. Личная беседа. 02.08.2016.


[Закрыть].

Травалья и его коллеги считают, что гиппокампу для созревания необходимы опыт и возможности. «В отношении людей предположение заключается в том, что мозгу также нужна надлежащая стимуляция в критический период. Это значит, что детям необходимы шум, игры, окружение, забавы, и отсутствие этих стимулов может сказаться впоследствии», – говорил он мне.

Возможно, один из самых важных этапов в развитии ребенка – переход к самостоятельному передвижению. Возможно, именно изменения в движении влияют на то, как пространственная информация кодируется в памяти? Например, в 2007 г. группа английских исследователей выяснила, что переход к ползанию у девятимесячных младенцев ассоциировался со стремительным возрастанием когнитивных навыков: дети обретали более гибкую и сложную способность извлекать воспоминания из памяти. Артур Гленберг, профессор психологии из Университета штата Аризона, выдвинул гипотезу, согласно которой начало самостоятельного передвижения способствует созреванию гиппокампа: у младенцев, совершающих свои первые перемещения в пространстве, нейроны места и нейроны решетки могут начать подстройку под окружающий мир, что в конечном итоге облегчает формирование инфраструктуры долговременной памяти. Он считает, что настройка этих нейронов зависит от непрерывной корреляции между оптическим потоком, направлением головы и бессознательным восприятием пространственной ориентации от самостоятельных движений; до того как младенцы начинают самостоятельно перемещаться в пространстве, вся система остается незрелой и ее вклад в память ненадежен. Когда маленькие дети начинают ползать и исследовать окружающий мир, вырабатывая условный рефлекс, призванный кодировать положение в пространстве, это движение может стать своего рода «строительными лесами» для долговременной эпизодической памяти, и ребенок меньше забывает. Гипотеза Гленберга также дает интересное объяснение ухудшению памяти в пожилом возрасте: по мере старения тела уменьшаются подвижность и исследовательское поведение. Возможно, предполагает он, возбуждение нейронов места и нейронов решетки гиппокампа становится не связанным с окружающей средой, в результате чего ослабевает способность вызывать воспоминания.