Питер Уайброу - Мозг Тонкая настройка. Наша жизнь с точки зрения нейронауки Страница 24

Проект «Коннектом» позволил сделать большой шаг вперед в уточнении наших знаний о нейронных сетях головного мозга. Но это достижение лишь открывает новую главу в наших исследованиях личности. Вопреки распространенному мнению, мозг не запрограммирован, подобно компьютеру, на последовательное выполнение действий, а работает с информацией из различных источников параллельно, анализируя ее для достижения максимальной выгоды. Этот процесс в чем-то сходен с рыночным обменом, с помощью которого устанавливаются цены. В этой главе мы рассмотрим, что нам известно о принципах такого уникального функционирования мозга и о роли памяти, попытаемся понять, как происходит принятие решений, как при идеальных обстоятельствах инстинкты и разум интегрируются в этом процессе и почему порой наши самые благие намерения оказываются искажены привычкой и предпочтением краткосрочной выгоды.

Исследование этих вопросов я начну с памяти. Она вызывала жгучий интерес Хоакина Фустера на протяжении всей его карьеры, так как в ней он видел ключ к пониманию того, как происходят в мозге процессы обучения и выбора. Профессор Фустер первым описал активные клетки памяти в коре у приматов. В качестве иллюстрации того, как работает память, мы можем рассмотреть пример воспоминаний Хоакина о Восточном экспрессе, к которым он возвращается уже в течение нескольких десятилетий. Чтобы объяснить, как сохраняются и извлекаются из памяти какие-то устойчивые воспоминания, мы должны разобраться в структурах мозга, обеспечивающих их возникновение, и в нейронных механизмах, которые их поддерживают.

Благодаря достижениям нейробиологии мы уже кое-что знаем об анатомических и физиологических аспектах процессов, связанных с приобретением воспоминаний. Например, нам известно, что в кратковременной памяти важнейшую роль играет гиппокамп (вы помните, что на самом деле этих структур две, они расположены в глубине каждой из височных долей мозга). Но что происходит с воспоминаниями, существующими на протяжении долгих лет, где и как они сохраняются? Главным кандидатом на роль хранилища воспоминаний оказывается кора больших полушарий, а в активном их извлечении участвуют в первую очередь лобные доли, изучением которых как раз и занимался Хоакин Фустер.

Головной мозг, как и любой другой орган тела, способен к адаптации и обновлению. Нейроны коры и сеть связей между ними все время строятся, перестраиваются и разрушаются. В мозге Хоакина с момента его первой встречи в юности с легендарным экспрессом связи между десятками тысяч, а возможно, и миллионами нервных клеток постоянно перестраивались в ответ на различные происходившие события; кроме того, некоторые из клеток умирали, какие-то оказывались повреждены, а какие-то восстанавливались. И тем не менее, хотя прошло несколько десятков лет, вся эта активность никак не влияла на дорогие для Хоакина воспоминания о Восточном экспрессе. Таким образом, на основании имеющихся данных вполне разумным будет заключить, что в головном мозге Хоакина Фустера нет какого-то особого отдела, где хранятся воспоминания о поездах: нельзя определить какую-то одну или несколько нервных клеток, ответственных за них.

Скорее можно предположить, что воспоминания, относящиеся к поездам, путешествиям по железным дорогам, к их моделированию и т.д., сохраняются в нейронной сети, то есть что для нервных клеток память и мышление — это коллективная деятельность. Таким образом, воспоминания о Восточном экспрессе поддерживаются через рабочие отношения (Хоакин называет их когнитами), сложившиеся между группами нейронов. Повторяющиеся взаимодействия между этими клетками обогащают первоначальное событие деталями — цветами, запахами, звуками и эмоциями. Полный образ, который впервые был записан в памяти при виде проходящего под окнами инсбрукской клиники мощного локомотива, теперь постоянно подкрепляется и уточняется с каждым новым релевантным событием — от постройки миниатюрной деревни в спальне Хоакина до реальных удовольствий от железнодорожных поездок, которые они совершали вдвоем с Элизабет. За многие годы информация, проходившая через нейронные сети мозга, создала ткань персонального опыта, который постоянно обогащается за счет силы воображения — функции мозга, позволяющей воспоминаниям из прошлого оказывать влияние на наше представление о будущем.

Память жизненно необходима для выполнения мозгом его основных функций, для воображения и познания себя. «Не бывает совершенно новой памяти, — пояснил мне Хоакин. — То, что мы считаем знаниями о самих себе, на самом деле память о фактах и отношениях между ними, а также значение, которое мы им приписываем, значение, освещаемое как опытом прошлого, так и представлениями о будущем». И действительно, личный опыт подтверждает такое понимание. Давайте проведем эксперимент: закройте глаза и слушайте тишину или звуки, которые вас окружают. Очень быстро вы обнаружите, что вы либо погрузились в воспоминания, как-то связанные с тем, что вы слышите, либо начали думать о чем-то, что вам предстоит или что может случиться в будущем. Но и образы будущего неизбежно оказываются тесно связаны с вашими личными воспоминаниями, в том числе с культурой, в которой вы живете. Память обладает свойством удерживать не только слова и зрительные образы, но и запахи, звуки, эмоции, смысл и прочие детали, ассоциирующиеся у нас с субъективными переживаниями прошлого.

Вспоминая какую-то конкретную пережитую ситуацию, мы не восстанавливаем в голове ее точную копию, а собираем из разных источников имеющую к ней отношение информацию, из которой «реконструируем» прошлый опыт. Хотя за формирование воспоминаний ответственны два гиппокампа, расположенные в височных долях мозга, долговременная память существует в нейронной сети, протянувшейся по всей коре: составляющие память нейронные следы объединяют как перекрывающиеся, так и далеко расположенные области затылочной, височной и теменной долей. Таким образом, для извлечения этих разрозненных элементов, установления связей между ними и их объединения в осмысленные воспоминания — для всего того, что только что происходило в вашем мозге, когда вы закрыли глаза, — нужна совместная работа различных нейронных путей мозга. Такая схема экономична, так как не требует помнить каждую деталь всего, что случалось с нами на протяжении жизни, но она же приводит к тому, что мы порой ошибаемся, вспоминая прошлое. С другой стороны, эта гибкость памяти служит ключевым моментом в планировании будущего. Собирая фрагменты прошлого опыта, мы можем представить различные сценарии, следующие из определенного набора обстоятельств, — например, жизнь с определенным партнером или дизайн нового дома. Этот процесс можно сравнить с тем, как опытный игрок в шахматы планирует ходы в игре, только в нашем случае это происходит на реальном жизненном поле: способность помнить прошлое позволяет нам представлять будущее.

Долгие годы исследований привели Хоакина Фустера к убеждению, что место, где собирается информация, воссоздающая воспоминания о прошлом и помогающая вообразить будущее, — объединенные нейронные сети мозга. Это подтверждается работами лауреата Нобелевской премии Эрика Канделя, который продемонстрировал, что долговременная память у крупного морского моллюска аплизии физиологически детерминирована изменениями силы сигнала в межнейронных синапсах, и доказал сходство фундаментальных нейронных механизмов у организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития. Ицхак Фрид, нейрохирург из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, записывал сигналы непосредственно от нервных клеток мозга у пациентов, страдающих эпилепсией, и обнаружил, что кластеры нейронов могут специфично и устойчиво возбуждаться знакомыми образами. Принимая во внимание все эти доказательства, можно заключить, что активность и развитие мышления — как рефлекторного, интуитивного (о нем мы говорили во второй главе), так и рефлексивного, сознательного, с которым мы ассоциируем нашу личность, — физически основаны на связях и взаимозависимости нейронных сетей коры больших полушарий головного мозга. Каждый нейрон может находиться в составе не одной, а многих активных кортикальных сетей — когнитов профессора Фустера — и таким образом участвовать в процессах, связанных с различными воспоминаниями, приобретенными поведенческими реакциями или упорядоченными хранилищами знаний. Короче говоря, кем является каждый из нас как уникальная, чувствующая и свободно мыслящая личность, определяется способностями сетевых нейронных коммуникаций мозга выделять, запоминать, упорядочивать и выбирать, используя рассеянную информацию из прошлого опыта.

* * *

Откуда же взялись эти сети — когниты мышления и памяти? Какие силы управляли их эволюцией? Если не углубляться в научную терминологию, ответы на эти вопросы следует искать в способности мозга к обучению посредством взаимного обмена с окружающим миром — процесса, который начинается с самого рождения и даже раньше. Если упростить еще больше, впрочем не погрешив против истины, можно сказать, что задняя часть мозга — затылочная кора — получает информацию от органов чувств, а передняя — фронтальная кора — несет ответственность за принятие решений и действия. Хоакин Фустер говорит об этом постоянном процессе обмена с окружающей средой как о цикле «восприятие ­— действие». В этом контексте восприятие означает не просто сигналы из окружающего мира, попадающие в мозг через органы чувств, но и активную сортировку новой информации и ее интерпретацию на основании предшествующего опыта. Таким образом, как заметил Хоакин во время нашей беседы, восприятие — это своего рода тавтология: «Мы воспринимаем то, что мы помним, когда вспоминаем то, что воспринимаем».