Текст книги "Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной"

Особенно важная информация передается в долговременное хранилище мозга, где может лежать годами и даже десятилетиями. Там хранятся ваша дата рождения, номер телефона, номер машины и девичья фамилия матери.

В отличие от кратковременной памяти c ее акустическими образами, долговременная память, похоже, сохраняет смысловое содержание сообщения. Если вы попробуете вспомнить информацию после перерыва, то вряд ли вы воспроизведете точные слова, но их значение или основной смысл придут относительно быстро. Тем не менее это приводит к ошибкам.

Долговременные воспоминания принимают много разных форм. В частности, семантическая память связана со знанием фактов (например, что Париж – столица Франции), хотя вы не обязательно вспомните обстоятельства, при которых получили эту информацию. Эпизодические воспоминания касаются конкретных событий вашей жизни (например, дня, когда вы сдали экзамен на водительские права).

Кроме того, долговременные воспоминания бывают разных видов в зависимости от их воздействия на ваше поведение. Эксплицитной памятью называют сознательно вспоминаемые события или кусочки информации, а имплицитной – опыт, влияющий на поведение, чувства или мысли, даже если сами события или факты неактивны в памяти. Предположим, утром по дороге на работу вы прошли мимо итальянского ресторана, а позже в этот день решили съесть итальянское блюдо, не осознавая, что на вас повлияло увиденное утром.

Благодаря исследованиям, начиная с первой важной работы канадского психолога Дональда Хебба в 1940-х годах и до недавних трудов нейропсихиатра Эрика Кандела из Колумбийского университета в Нью-Йорке, мы сегодня знаем, что долговременные воспоминания сохраняются благодаря стабильным и постоянным изменениям в нейронных связях. Исследования морских слизней (которые вырастают до 30 см и имеют такие же огромные нервные клетки) позволили посмотреть, что происходит при формировании нового воспоминания. Выяснилось, что когда морские слизни выучивали простую реакцию на стимул, некоторые их синапсы укреплялись. Значит, импульс в первом нейроне с бóльшей вероятностью «включал» второй нейрон. Судя по всему, это основа памяти у любого животного с нервной системой. Работа оказалась столь важной, что принесла Канделу Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2000 году.

В последние годы у нас появилась возможность изучать эти процессы неинвазивно, например с помощью фМРТ. Судя по всему, для «перевода» информации из кратковременной памяти в долговременную важны участки промежуточного мозга и гиппокампа.

Как память выглядит в мозге?

В фильмах о Гарри Поттере память – это серебряные струйки, которые можно достать из головы кончиком волшебной палочки, в «Головоломке» от Pixar – это маленькие светящиеся шарики, хранящиеся на огромных стеллажах в наших умах. Но как в действительности выглядит память? Как мозг хранит информацию, чтобы позже достать ее? Где лежат воспоминания, и, если бы их можно было увидеть, то на что они были бы похожи?

Ответы на удивление сложно найти, в том числе и потому что у мозаики памяти множество кусочков. Одни исследования концентрируются на мельчайших деталях происходящего и связях между клетками мозга. Другие пытаются разобраться с субъективным опытом – например, как у Марселя Пруста, когда вкус печенья «Мадлен» будил в памяти героя сцены из детства.

Точную картину изменений в мозге при формировании нового воспоминания гораздо сложнее раскрыть, но разрозненные данные постепенно объединяются в потрясающую картинку того, как воспоминания становятся клеем, связывающим нашу жизнь и нашу индивидуальность.

Работа Кандела с морскими слизнями раскрыла, как формируется память, но не ответила на вопрос, где именно происходит волшебство.

Нейронаука многое узнала благодаря одному печальному случаю. В 1953 году Генри Молисону (долгое время известному только по своим инициалам Г. М.) была сделана неудачная операция. Хирург пытался убрать ткани мозга, вызывавшие эпилепсию. Приступы Молисона начинались в парной структуре в полушариях мозга, гиппокампе, и хирург его удалил.

Последствия для 27-летнего Молисона оказались колоссальными. Он не мог долго удерживать мысль в голове, и ему до конца жизни требовался уход. Но гигантской была и ценность для нейробиологии – мы узнали море информации из того, какие способности Молисона операция уничтожила, а какие пощадила.

Похоже, Молисон помнил почти все, что знал до операции. Это позволило предположить, что хотя структуры гиппокампа важны для формирования новых воспоминаний, они мало связаны с их хранением. Кратковременная память также не пострадала – Молисон удерживал информацию в течение 15–30 секунд, но не дольше. Кроме того, оказалось, что существуют важные подразделы долговременной памяти: Генри все еще мог приобрести физические навыки, например, научиться ездить на велосипеде, но у него не возникали новые воспоминания о собственной жизни, и он не запоминал новые факты.

Судя по всему, структуры гиппокампа важны для воспоминаний, центральных для наших индивидуальности и интеллекта. Но это не единственная область мозга, необходимая для формирования памяти. Несмотря на то, что гиппокамп важен и преобладает в темах сегодняшних исследований, память задействует также и кору головного мозга – внешний слой, обрабатывающий сложные мысли и чувственное восприятие мира.

Предположим, вчера вы увидели в парке розу и остановились вдохнуть ее аромат. Это событие обработали конкретные участки коры головного мозга в задней части и по сторонам, отвечающие за зрение и запах. Если вы сегодня воспроизведете этот опыт, активируются те же самые участки. Эту теорию иногда называют повторным воспроизведением, и она существует уже некоторое время, но подтвердилась только в последнее десятилетие благодаря развитию технологии сканирования мозга. Когда человек впервые видит изображение и затем позже, когда пытается вспомнить его, сканер высвечивает одни и те же участки коры головного мозга.

Кратковременное воспоминание о вдыхании аромата розы не задействовало бы гиппокампы, как показал случай Молисона. Но если вы почему-то создали воспоминание, длящееся более полуминуты, связи между соответствующими участками коры и гиппокампами укрепятся. Гиппокампы соединены со многими участками коры головного мозга и помогают объединить разные аспекты одного воспоминания.

Эта способность объясняет одну из характерных особенностей памяти – вспоминание какого-то аспекта опыта иногда непроизвольно вызывает в уме другие его составляющие. Песня по радио может напомнить момент, когда мы в первый раз ее услышали, а давно забытый вкус печенья – вернуть в детство.

Судя по всему, воспоминания создаются в результате одновременной разрядки паутины нейронов из-за их общих сильных связей. Нити паутины проникают в разные части коры головного мозга и глубоко в гиппокампы, хранящих наши банки памяти.

Память на будущее

Учитывая надежность человеческой памяти, ученые начинают интересоваться, а что если она развилась не для того, чтобы вспоминать, а чтобы позволить нам вообразить события будущего. Теория возникла в работе Энделя Тульвинга из Исследовательского института Ротмана в Торонто, Канада, который обнаружил человека с амнезией, помнившего факты, но не сохранившего эпизодические воспоминания, относящиеся к прошлым событиям его жизни. Когда бы Тульвинг не спросил его о планах на вечер, на завтра или на лето, разум пациента отключался – и ученый заподозрил, что предвидение – это оборотная сторона эпизодической памяти.

Последующие сканы мозга подтвердили теорию и позволили предположить, что каждый раз, когда мы думаем о возможном будущем, мы разрываем страницы наших автобиографий и монтируем получившиеся фрагменты в новый сценарий. Это ключевой процесс для предвидения и находчивости, но за него мы платим точностью, так как воспоминания в процессе становятся разрозненными и перемешанными. «Неудивительно, что мы путаем воспоминания и воображение, учитывая, что у них так много общих процессов», – говорит Дэниел Шактер, психолог из Гарвардского университета.

Почему мы забываем?

Чтобы мы помнили, наша память должна уметь делать три вещи: • кодировать информацию в форме, подходящей для хранения;

• сохранять эту информацию;

• открывать к ней доступ позже.

При неудаче в любом из этих пунктов мы забываем.

На стадии кодирования отвлечение или снижение внимательности может препятствовать запоминанию. Уже имеющиеся воспоминания иногда «угасают» и становятся менее различимыми, когда на них накладываются новые – возможно, потому что воспоминания хранятся в наслаивающихся друг на друга скоплениях нейронов. Кроме того, травмы мозга разрывают связи между гиппокампом и корой головного мозга, необходимые для воспроизведения информации.

Неудачный поиск в памяти, например, когда чье-то имя вертится у вас на языке, происходит потому, что поисковые алгоритмы мозга неидеальны, и бывает сложно различить правильные сигналы среди прочего нейронного шума. Многие ошибки памяти происходят на стадии извлечения, когда воспоминания перекодируются и особенно уязвимы к изменениям или потере.

При прочих равных мы склонны помнить наиболее важные вещи, то есть информацию, потенциально полезную или угрожающую.

Наиболее экстремальный пример – это вспышки воспоминаний, когда детальные сильные воспоминания въедаются в мозг и затем держатся годами. Как правило, это случается при необычных событиях, связанных с сильными эмоциями. Именно из-за эффекта вспышки воспоминаний так много людей помнят, где находились, когда услышали об убийстве президента Джона Ф. Кеннеди в 1963 году, смерти принцессы Дианы в 1997 году или событиях 11 сентября.

Другой распространенный феномен – реминисцентный подъем – относится к воспоминаниям, которые мы формируем от юности до зрелости. Став старше, мы с большей вероятностью вспомним события именно этого периода, чем любого другого. Возможно, реминисцентный подъем происходит из-за важности и особой эмоциональной значимости происходящего – в этот период мы встречаем партнеров, заключаем браки, рожаем детей, выходим на работу, получаем дипломы и путешествуем по миру.

Удивительно, но некоторые из наших воспоминаний могли вовсе не происходить. После события память уязвима к изменениям. Например, кто-то стал свидетелем автомобильной аварии, а затем его спросили, машина остановилась до или после дерева. Человек с большей вероятностью «добавит» дерево в воспоминание, хотя дерева в действительности не было. Это явление отражает тот факт, что, извлекая воспоминание, мы перекодируем его и в ходе этого процесса может закрасться ошибка.

Элизабет Лофтус из Калифорнийского университета в Ирвайне и ее коллеги показали, что такой «эффект дезинформации» имеет серьезные последствия в суде: эксперименты неоднократно подтверждали, что свидетелей можно запутать при допросе. К счастью, результаты исследований предлагают для полиции, адвокатов и судей формулировки вопросов, которые с большей вероятностью дадут надежный ответ.

С эффектом дезинформации связаны «восстановленные» и ложные воспоминания. Группа под руководством Генри Рёдигера и Кэтлин Макдермотт из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, США, провела обширные исследования, показывающие, что ложные воспоминания формируются относительно просто. Продемонстрировав человеку несколько предметов, можно позже заставить его «вспомнить» предмет, которого не было среди показанных, но он был связан с ними по значению. Предположения и запутывающая информация создают «воспоминания» о личных событиях, в которые человек будет твердо верить, но которые никогда не происходили.

В одном известном эксперименте Лофтус убедила испытуемых, что они видели в Диснейленде кролика Багза Банни, хотя это персонаж студии Warner Brothers. Подобные результаты могут серьезно осложнить юридические случаи – например, когда взрослые во время терапии считают, что у них восстановились воспоминания о насилии в детстве. Это также означает, что некоторые события из дорогих нам воспоминаний могли происходить совсем не так, как мы их помним.

Каково это – иметь идеальную память?

У Боба Петреллы гипертимезия – исключительная автобиографическая память. Он рассказывает, что это значит – помнить почти каждый день своей жизни, словно это было вчера.

«Когда я вспоминаю прошлое, я как будто смотрю видеозапись. Я чувствую в точности то, что чувствовал тогда. Даже погоду: если было жарко и влажно, я вспомню, как прилипала к телу одежда и что на мне было надето. Задействуются все ощущения. Я вспомню, с кем я был, что думал, мое отношение – все всколыхнется в моем воображении. В первый раз я заметил это в старших классах. Я говорил с приятелями о том, что происходило в детстве. Я говорил: "А помните, это было 4 февраля, в пятницу". И тогда я начал понимать, что моя память немного отличается.

Люди не понимают. Они думают, что у тебя фотографическая память; называют тебя человеком дождя. Но у меня нет аутизма, и я не использую никакие приемы. На все, что не связано с моим прошлым, прекрасной памяти у меня нет.

Я помню плохое так же, как и хорошее. Но чем хорошо помнить свои ошибки – мне учиться на них гораздо легче, чем другим. Возможность почувствовать, что ты чувствовал перед тем, как совершить ошибку, иногда позволяет тебе подумать: "Ну надо же, больше не буду так делать". В большинстве случаев плохие дни на самом деле не такие плохие, поэтому я не задерживаюсь на них – мне нравится быть в настоящем.

Лучшее в способности так хорошо помнить прошлое – это возможность вспоминать время, которое я провел с теми, кого люблю. Я могу вернуться в любой момент, когда я был с ними, и вспомнить, как будто это было вчера. И если их уже нет, кажется, что я все еще с ними».

Способность эффективно забывать – это важная составляющая полноценно функционирующей памяти. Мы забываем, потому что мозг выработал стратегии прореживать не относящуюся к делу или устаревшую информацию. Возможно, если мы забываем что-то полезное, значит система удаления лишнего работает слишком хорошо.

Это стратегия избавления от устаревшей информации – например, старого номера телефона или блюд, съеденных на прошлой неделе. Так как поиск и использование информации закрепляет ее, наш разум делает ставку на то, что информацию, которая требуется редко, безопаснее выкинуть.

Другая проблема – рассеянность, когда мы не можем запомнить нужную информацию (например, куда мы положили ключи), потому что наше внимание блуждало где-то еще. И еще одна проблема – это блокирование: мозг придерживает одно воспоминание в пользу конкурирующего, чтобы мы не запутались, к примеру, если у одного слова два значения. Время от времени мы достаем сначала ненужное, а потом пытаемся вспомнить второе (см. «Проверьте свою способность забывать»).

Цель каждой из стратегий – приспособиться, отказавшись от рутинных, сбивающих с толку или устаревших воспоминаний. Нам нужно помнить наш новый номер телефона, а не старый, и где мы оставили машину сегодня, а не на прошлой неделе.

Когда забываешь слишком много, как при амнезии, можно серьезно выйти из строя, но как показывает случай Дианы ван Дерен, в этом есть и свои светлые стороны. Ван Дерен входит в число элитных ультрамарафонцев планеты. В одном забеге она преодолела более 1500 км за 22 дня. В один из дней она бежала целых 20 часов. Ван Дерен всегда была спортивным человеком, но ее невероятная выносливость может отчасти объясняться слабой краткосрочной памятью, ухудшившейся после операции на мозге из-за эпилепсии.

Диана часто не может вспомнить, как долго она бежала, и иногда недооценивает время на целых 8 часов. «Большинство людей с амнезией страдают от тирании настоящего», – говорит Адам Земан, невролог, изучающий память и эпилепсию в Эксетерском университете, Великобритания. Но похоже, что неспособность ван Дерен вспомнить, как долго она бежала, избавляет ее от чувства усталости, досаждающего другим бегунам: пока они думают о том, откуда и куда они бегут, состояние ван Дерен больше похоже на умиротворение и позволяет ей бежать дольше, не чувствуя нагрузки. Но не исключено, что после пережитых сложностей порог дискомфорта у ван Дерен выше, чем у большинства людей.

Конечно, нам сложно забыть о времени при долгом забеге, но в некоторых аспектах результаты исследований определенно касаются всех нас. Сьюзан Хиггс и ее коллеги из Бирмингемского университета в Великобритании обнаружили, что отвлекающие внимание вещи, такие как включенный телевизор, иногда не позволяют людям сформировать воспоминание о том, что они едят. В результате они в целом перекусывают после еды чаще, чем контрольные группы, которые не отвлекались.

Воображение также играет значимую роль – возможно, благодаря тесной связи с памятью. Люди, просто представляющие процесс еды, иногда чувствуют себя наевшимися и, как следствие, меньше съедают. Все это показывает, что в борьбе с перееданием работа с памятью может стать хорошим союзником.

У меня нормальная память?

Одни люди помнят мельчайшие детали давних разговоров, но забывают места, которые посещали, и названия популярных музыкальных групп. Другие прекрасно воспроизводят факты, но совершенно теряются, когда дело доходит до подробностей их прошлого личного опыта. Многие люди считают, что в их памяти нет ничего выдающегося, но насколько нам следует беспокоиться о том, что мы забываем?

Как бы неожиданно это ни звучало, но самое продуманное в памяти – не то, что мы помним, а то, что мы забываем. Наш мозг выбрасывает значительную часть сенсорных данных, которые получает, потому что они не имеют отношения к происходящему. «Завтра вы неплохо вспомните сегодняшний разговор, – говорит нейробиолог Джеймс Макго из Калифорнийского университета в Ирвайне. – За неделю значительная часть информации будет утеряна». Через год разговор может полностью забыться.

Разные типы воспоминаний блуждают по мозгу разное количество времени. Сенсорные воспоминания длятся всего несколько мгновений, а некоторые проходят дальше и формируют кратковременные воспоминания, такие как только что набранный номер телефона. Точные цифры сложно закрепить, но в среднем мозг удерживает в уме четыре элемента одновременно до 30 секунд.

Только по-настоящему важная или значимая информация попадает в долговременную память – например, разговор, содержавший личное оскорбление. «У нас избирательно сильные воспоминания об эмоционально возбуждающих событиях», – говорит Макго. Долговременная память делится на два основных типа: семантические воспоминания фиксируют факты (например, понятие поезда), эпизодические связаны с пережитыми событиями (конкретная поездка на поезде).

Вероятно, каждый из нас знаком с человеком, обладающим энциклопедической памятью на факты, но необычайная эпизодическая память – это недавнее открытие. «Такие люди помнят события давностью несколько лет так, как вы и я помним события последней недели», – говорит Макго. Это называется исключительной автобиографической памятью (см. также рассказ Боба Петреллы выше). Известно также противоположное состояние, при котором люди с трудом вспоминают даже недавние пережитые события. «Они знают, что событие произошло, но не в состоянии мысленно вернуться назад даже на неделю», – говорит Даниэла Паломбо, исследующая автобиографическую память в Бостонском университете, США.

Большинство людей находятся между двумя этими крайностями. Возможно, стереотип верен, и у женщин лучше развита эпизодическая память, а у мужчин – семантическая. Мужчины в среднем лучше запоминают пространственную информацию, а женщины лучше справляются с речевыми задачами (например, вспомнить список слов). Значимым фактором является и тип личности: люди, открытые для нового опыта, как правило, обладают лучшей автобиографической памятью.

Старение больше влияет на способность вспоминать личный опыт, а не факты, равно как и депрессия. Но если к 40 годам мы замечаем, что забываем новые имена, дело не в перегруженности мозга – емкость памяти у нас практически неограничена. Скорее всего, постепенные изменения в строении мозга (такие как уменьшение плотности дендритов, способствующих формированию связей между нейронами) сокращают эффективность создания и воспроизведения воспоминаний.

Если вам кажется, что память начала странно меняться, не стоит беспокоиться, пока вы не заметите, что стало сложнее выполнять простые задачи, с которыми вы справлялись ранее, или следить за разговором. Как бы то ни было, память очень индивидуальна, и два мозга всегда будут различаться.