Прекрасная память в любом возрасте

С устройством головного мозга мы уже более или менее знакомы, и у нас появилось даже приблизительное представление о том, как работает кора его полушарий. Однако мышление, конечно, вещь хорошая, но самые успешные его варианты основываются не столько на творчестве, сколько на памяти. То есть на сравнении задачи, заданной коре сейчас, с задачами, которые были заданы ей ранее, и ответами, которые она на них нашла. Можно, конечно, каждый раз искать ответ заново… Но куда проще слегка модифицировать или обработать уже существующий, верно? Верно. А для сохранения информации об уже имевших место ситуациях головной мозг должен уметь их запоминать.

Синапсы как часть процесса запоминания

Если мы заглянем в учебник, то прочтем в нем, что запоминание является процессом образования долговременных или кратковременных синаптических связей в коре головного мозга. Признаемся себе честно: эта фраза нам пока ни о чем не говорит. Ведь до сих пор мы знали лишь слово «синоптический», а букву «а» в нем поначалу приняли вообще за опечатку… Ну, если мы попытаемся читать дальше, нам вскоре станет понятно, что слово «синаптический» происходит от «синапс». Что это за новая штука — синапс? Сейчас разберемся.

В сущности, мы уже с ним знакомы — просто до сих пор не называли его, так сказать, по имени. Синапс — это мостик химической реакции, образующийся в том месте, где электрический импульс передался от одного нейрона другому. Проще говоря, нервная ткань как бы сохраняет на некоторое время путь, по которому передался основной сигнал. И делает она это по понятной причине. А именно: сигнал поступил в кору, она его обработала и выдала готовый ответ. Логично, что данный ответ должен поступить именно туда, где его ждут, то есть в то же место, откуда был отправлен сигнал — вопрос. Как мы понимаем, с этими всеми иррадиациями, деятельностью мозжечка и пр. он вполне способен поступить и не по адресу. Так вот путь, называемый синапсом, сохраняется еще некоторое время после прохождения сигнала для того, чтобы ответ пришел именно по нему, а не по другой цепочке нейронов — чтобы он пришел четко в целевые ткани.

Как образуется синапс? То есть что это с физической или химической точки зрения? На самом деле речь идет о произошедшей между отростками или отростком и клеткой местной реакции окисления. В организме существуют особые вещества (белки) — нейромедиаторы, которые легко окисляются под действием электрического импульса. Вот эти окисленные молекулы некоторое время сохраняются на том месте, где они возникли. А затем постепенно исчезают.

Химики, конечно, назовут наше определение нейромедиаторов неточным и, мягко говоря, упрощенным. Но для понимания сути вопроса нам хватит и его. Возможно, мы знаем еще со школы, что в кислой среде электрический сигнал проходит быстрее и лучше, чем в щелочной. Таким образом, любой (вообще любой) электрический импульс из двух сред обязательно выберет кислую — то есть пройдет именно тем путем, где имеются молекулы, так сказать, свежеокисленных белков.

Сразу после прохождения одного импульса, создавшего синапс, в этом месте запускается восстановительная (ощелачивающая) реакция. Обычно ее скорости хватает, чтобы по этой же цепочке успел прийти и ответ. Но если в целом, то за счет постепенного восстановления синаптический «мостик», который не используется некоторое время, распадается. Естественно, новый синапс на этом месте создастся при появлении новой необходимости в прохождении сигнала именно этим путем.

Вот это уже очень похоже на механизм запоминания, не так ли? В действительности, изначально мы запоминаем и впрямь именно таким образом: повторяем по нескольку раз одно и то же, чтобы в каком-то участке коры десяток импульсов прошел одним и тем же путем. Прошел, создав синапс попрочнее того, который возникнет при прохождении из пальцев в кору сигнала «Ай! Горячо!»…

Вообще, синапсы по времени своего существования бывают как краткосрочными, так и долгосрочными. Разница заключается в наборе нейромедиаторов, их создающих. Чаще всех обновляются синапсы на периферических участках ЦНС и в спинном мозге. А вот в коре образуется больше всего долгосрочных синаптических связей. Хотя, разумеется, забывать умеет и она.

Итак, синапс образуется следующим образом:

1. Электрический импульс, прошедший через тело клетки к кончику ее аксона, вызывает окисление белков на его поверхности.

2. При этом окислении выделяется медиатор — вещество, в присутствии которого образуется временный или постоянный синапс.

3. Активность данного синапса поддерживает именно медиатор. А они бывают разными — каждый тип отростка или нервной клетки выделяет разные медиаторы. Например, большая часть синапсов на периферии образуется в присутствии ионов кальция. Эти связи возникают и распадаются постоянно, очень быстро. А для образования долгосрочных связей в коре используются куда более сложные белки. Очень часто их выделяет миелиновая оболочка нейрона.

Энграммы как механизм долгосрочного запоминания

Следующий после синапса этап — это энграмма. Так называется процесс появления постоянных белков с особой структурой в месте, где несколько раз подряд прошел один и тот же импульс.

Вообще, именно на белках основан весь обмен веществ в теле. Упомянутый выше гормон инсулин, подобно всем прочим гормонам, является белком. Кровь состоит из воды с растворенными в ней белками. Кроме того, в ней еще и постоянно находятся видимые (форменные) тельца, сплошь состоящие из белков. Из белков строятся клетки, их внутренние структуры и мембраны. И даже холестерин на стенках наших сосудов налипает на них не сам по себе, а в виде начинки для белковой бляшки…

Так что основной элемент нашего тела — не глюкоза и не жир, а именно белок. Мы поглощаем белки с пищей, они распадаются в желудке на аминокислоты, а затем из аминокислот строятся собственные белки нашего тела. Законы формирования вообще любого собственного белка заложены в ДНК организма — в его генах. Поэтому каждая полученная от родителей ошибка в сегменте ДНК — это белки (один или несколько взаимосвязанных), постоянно формирующиеся неправильно, неспособные выполнять свою работу и участвовать в обмене веществ.

Белки, образующие постоянные синапсы — энграммы, здесь не составляют исключения. Скорость, с которой они образуются, а также устойчивость и правильность их молекул заложены на уровне генома. Именно наследственностью объясняется разница в способности к запоминанию у детей. То, что одни дети от природы, без тренировки, запоминают новую информацию с первого раза и надолго, а другим для запоминания требуется время или повторение. Впрочем, если энграмма уже образовалась и обновляется регулярно (обновляются белки, ее составляющие), наследственность здесь перестает играть сколько-нибудь значимую роль. Она довольно сильно сказывается на качестве работе автоматической (срабатывающей помимо нашей воли) памяти и на успешности образования энграмм. Но после их образования поддерживать эти связи в хорошем состоянии совсем несложно — нужно лишь время от времени повторять заученное.

Как видим, забывание — это противоположный запоминанию процесс постепенного распада энграммы. Он тоже должен срабатывать — обязательно. Ведь если бы мы никогда ничего не забывали, выработка даже простейшего ответа на весьма несложную ситуацию занимала бы у головного мозга не доли секунд — минуты и более. Наша кора «зависала» бы над элементарными задачами, путаясь в бесконечных рядах образов из памяти.

В то же время забывание и как бы незапоминание — явления разные. Кстати, в этих механизмах наука путается до сих пор. На данный момент она изготовила только весьма приблизительную и общую классификацию видов памяти. А также попыталась объяснить хотя бы основные пункты полученного списка. Вот что у нее получилось:

1. По длительности существования энграмм память бывает краткосрочной и долгосрочной. Эти виды для головного мозга являются скорее этапами единого процесса запоминания. Он сам не делит память на долгосрочную и, так сказать, оперативную. У него нет в этом никакой необходимости потому, что для последующего стирания ненужной информации в коре имеется естественный механизм исчезновения энграмм.

2. По степени осознанности процесса запоминания память бывает непроизвольной и произвольной. Что такое произвольная память, мы понимаем. Мы пользуемся ею, когда думаем или не думаем, что какая-то информация нам пригодится, но имеем веские личные причины ее заучить. Как правило, такое усилие прилагается либо в силу социальной мотивации (обучение новым знаниям и навыкам), либо в качестве метода тренировки памяти. Непроизвольная память срабатывает, когда некое явление находит «отклик» (ассоциативный ряд) в самой коре. То есть когда у мозга остался нерешенным вопрос с какой-то информацией или ситуацией из прошлого. И эти новые данные образуют тандем со старыми, уже имеющимися. Непроизвольной памятью управляет либо наша кора, либо наш личный интерес. А социализированная и очень обязательная часть личности, именуемая в психологии «сверх-Я», здесь не задействуется. Как правило, произвольное запоминание дается нам сложнее непроизвольного, и без постоянного обновления эти энграммы рассасываются вдвое быстрее.

3. По источнику информации, подлежащей запоминанию, память делится на двигательную, зрительную, слуховую, тактильную, обонятельную, вкусовую, образную, логическую и механическую. Если суть первых шести нам приблизительно ясна, то поясним насчет двух последних. Логическая — это чисто информационная память. Речь идет о цепочке взаимосвязанных выводов, где одно проистекает из другого. В данном случае источник этой логической цепи неважен — мы можем как узнать ее в готовом виде, так и выстроить самостоятельно. А затем — запомнить и использовать в дальнейшем как один из алгоритмов для решения схожих задач. Что касается механической памяти, то в нее входит вообще способность приобретать новые знания и навыки. Например, запоминать сложную последовательность действий при выполнении какой-то работы. Лучшим примером срабатывания механической памяти служит ситуация, когда мы помним все цифры номера телефона, кроме одной-двух последних. В таких случаях нам советуют положиться именно на механическую память — без раздумий и быстро набрать весь номер, начиная с первых цифр, которые мы помним. Предполагается, что механическая память помимо нашего сознания наберет последними именно нужные нам цифры.

Как видим, речь идет не совсем о классификации — память как таковую можно и нужно описывать согласно каждому из этих трех пунктов. Например, что информация о рецепте приготовления яичницы заложена в долговременной памяти, является результатом произвольного запоминания, поступила как зрительная, обонятельная, механическая и вкусовая. Случаи, когда мы задействуем лишь один вид памяти, крайне редки. Как правило, это делается либо по необходимости (мы оглохли/ослепли/заучиваем нечто совершенно нам не нужное), либо в качестве тренировки головного мозга. Кстати, такие тренинги (заучивание стихов только на слух или определение предметов только на ощупь) весьма эффективны при ряде расстройств работы коры…

Основную часть информации для запоминания мозг получает от органов зрения и слуха — по некоторым данным, она составляет до 95 % всего, что мы узнали и запомнили. Конечно, в процессе жизнедеятельности мы чаще всего задействуем и механическую память — способность воспроизвести новую последовательность действий. Считается, что чем больше разнообразных видов памяти объединилось для создания той или иной энграммы, тем прочнее и подробнее окажется это воспоминание.

Феномен идеальной памяти при «выключенном» сознании

Так-то оно так, однако в механизме памяти имеются странности, которые не объясняет ни данная классификация, ни наука — ее создатель. Память в целом считается процессом осознаваемым. По крайней мере в той ее части, где она является произвольной, где мы намеренно пытаемся вспомнить что-либо или освежить энграмму повторением изученного. Осознаем мы свои действия и на этапе сосредоточения на предмете — возможно, даже из простого любопытства, а вовсе не с целью запомнить его. Конечно, частично мозг запоминает и минуя наше сознание — как, например, в случае с непроизвольной памятью. А бывает даже так, что нам запоминается и то, чего вовсе не желали ни мы, ни кора.

Допустим, во время отдыха на курорте в месте, где неподалеку расположена дискотека с громкой и назойливой музыкой. Согласимся, что, прослушав два-три раза кряду песню с особенно несимпатичным нам мотивом, из всего репертуара дискотеки мы отчетливее всего запомним именно ее. Запомним через зубовный скрежет, но тем не менее со словами и подробностями «трелей» исполнителя. Знакомо, не правда ли?.. Данная песня одинаково бесполезна для нас и для нашего мозга, однако мы ее запомним. Более того, существует основательный риск, что как-нибудь уже зимним утром мы проснемся — а она вертится у нас в голове. Вертится и все никак не хочет оттуда убраться…

Что это за эффект, наука объяснить не в силах. И потом, есть еще один любопытный момент: у многих людей в жизни случаются эпизоды, которых они не помнят. Эпизоды кризисные, трагические, крайне неприятные во всех отношениях. Например, аварии с летальными исходами, похороны близких, акты насилия и пр. Иногда утраченные воспоминания занимают минуты, а иногда мы забываем годы… У таких воспоминаний период, когда пациент помнил произошедшее хотя бы смутно, обычно очень короток. А при сильных потрясениях или в сочетании с эпизодом потери сознания он может вовсе отсутствовать. То есть до наступления бессознательного состояния больной еще осознавал происходящее, а после обморока уже не помнит ничего и расспрашивает о произошедшем врачей.

Такие воспоминания не только лучше не возвращать — они в большинстве случаев и не возвращаются до конца дней пациента. Однако не секрет: если мы обратимся к психологу, владеющему гипнозом, то в трансовом состоянии перескажем ему все, что произошло в те минуты, до мельчайших подробностей. Как правило, в состоянии гипноза пациенты вспоминают и многое другое, на поиск чего в сознательном состоянии они могут потратить часы. Например, где оставили ключи от машины, какого цвета было платье на супруге в день первого свидания (и это — после стольких лет брака!), как выглядела первая подаренная родителями игрушка…

Данные, получаемые о работе памяти в стадии бодрствования, отражены в классификации, что мы привели выше. Однако они явно не совпадают с картиной, получаемой в стадиях легкого или глубокого гипноза, транса и других измененных состояниях сознания. Здесь картина выглядит совсем иначе. Во-первых, то, что заучивалось «навечно», не отличается ни по точности воспроизведения, ни по длительности запоминания от событий случайных и преходящих. Во-вторых, как мы и сказали, пациент легко воспроизводит события и детали, которых в сознательном состоянии он не вспомнит никогда, ни при каких титанических усилиях. В-третьих, способ запоминания того или иного предмета/эпизода при гипнотическом пересказе определить гораздо сложнее, чем при пересказе в полном сознании. То есть погруженные в гипноз, как правило, одинаково четко помнят как визуальные, так и тактильные и другие ощущения от описываемого предмета.

В целом картины воспоминаний, получаемые с пациентами, погруженными в транс, наводят на удивительную мысль — что наша голова, судя по всему, запоминает сразу и все, обо всем, что видит вокруг. Запоминает гораздо больше подробностей, чем нам кажется, — как отдельных объектов, так и окружающей обстановки в целом. И что эта информация стирается далеко не так быстро, как кажется, хотя многие подробности и впрямь невозможно воспроизвести даже под гипнозом. Иными словами, что для запоминания всех характеристик предмета нам нужно взглянуть на него, повертеть в руках и отставить в сторону. Этих секунд беглого знакомства будет довольно, чтобы мы описали его гипнотизеру до мельчайших деталей спустя много лет…

Возникает законный вопрос: если мы на самом деле помним даже то, что нам кажется забытым напрочь, как получается, что часть информации мы можем вспомнить легко, часть — с усилием, часть — не вспомнить вообще? Откуда в таком случае берутся эти особенности поведения нашей памяти в сознательном состоянии?

Ответ на него на самом деле очевиден. Ведь одна картина возникает, когда мы в полном сознании, а вторая — когда оно «выключено». В данном случае намеренно и на время. Сознание — это отдельный, так сказать, продукт деятельности мозга. Это сугубо логическая его часть — весь массив имеющихся у него фактических знаний и навыков, которые он применяет для построения нашего поведения, речи и пр. «Записано» оно тоже в энграммах — вероятнее всего, в тех же, что и прочие забытые или не забытые нами данные. Но если память в чистом виде — это неизменяемые данные, то сознание изменяется постоянно. Сознание — это нечто вроде операционной системы мозга. Оно собирает текущую информацию, сопоставляет ее с информацией из памяти, компонует, добавляет немного эмоций или новых наблюдений, выдает готовые решения…

Получается, что наша возможность вспомнить сразу или потом, все эти дежавю, навязчивые песни, провалы в памяти и пр. являются продуктом иногда очень своеобразной работы сознания, а не самой памяти. Наука еще не пришла к единому мнению, как одно соотносится с другим и почему. Пока у нее на руках лишь факты, и они таковы, как мы описали. Психологи пытаются объяснить их существованием сознания, подсознания, таких частей личности, как «Я», «Сверх-Я», и т. д. и т. п. У физиологов ответа нет вообще, ведь они смотрят на память как на набор постоянных белков и периодически срабатывающих медиаторов. А на сознание — как на процесс постоянной передачи импульсов от одного нейрона к другому.

Гиппокамп как часть лимбической системы и памяти

Да, так сразу даже и не понять — является ли забывчивость дефектом памяти или сознания… По-видимому, наука тоже пока не определилась в выборе. Возможно, этим и объясняется тот факт, что за столетия активного изучения мозга она искала нечто вроде центра памяти уже везде — в каждой части головного мозга по очереди. На данный момент ее мнение таково, что память содержится в каждом нейроне коры. То есть по обеим сторонам мостика энграммы, связывающего именно эти нейроны в отдельную, помимо естественной системы отростков, цепочку.

Тем не менее отдельную область, относящуюся полностью к памяти, ученые таки нашли. Область эта — гиппокамп. По одной доле гиппокампа имеется в каждом полушарии. Визуально они расположены внутри тела полушарий, примерно посередине, ближе всего к височной области. Гиппокамп, наравне с упомянутой выше ретикулярной формацией, таламусом и гипоталамусом с его железами, относится к лимбической системе головного мозга. Это система, которая полностью занимается не мышлением, а регулированием физиологических процессов. Например, в ее ведении находятся теплообмен, скорость сердцебиения, работа вестибулярного аппарата, суточный ритм тела, половое созревание и влечение, физиологические реакции, сопровождающие многие эмоции, и пр. Лимбическая система формируется у зародышей всех видов одной из первых — у людей так же, как у пернатых или хищников. Ее полноценное развитие наблюдается даже у видов, не имеющих развитой коры и неспособных к мышлению.

Считается, что мозг человека постепенно эволюционировал в развитии — во всяком случае, так думают поборники дарвинизма, коих в науке все меньше. Так вот, если это так, то некоторое время полушария у человеческих предков были значительно меньше, лобные и височные доли были развиты мало, площадь коры да и структура ее нейронов роднила нас и впрямь с обезьянами… А лимбическая система уже имелась — и в точно таком же виде, в котором мы можем наблюдать ее сейчас!

Гиппокамп является частью лимбической системы. Как мы уже поняли, к коре он не относится, поскольку расположен в толще белого вещества каждого полушария. А кора покрывает эти полушария только сверху. И при всем разнообразии функций, выполняемых системой вообще, именно он отвечает главным образом за один процесс — переноса информации из краткосрочной памяти в долгосрочную.

Как мы только что условились, в здоровом мозгу степень длительности и подробности запоминания — понятие относительное. Относительное в том смысле, что самому мозгу не нужно трудиться делить информацию на очень нужную, совсем не нужную и прочую. Для этого у него имеется механизм забывания — механизм из серии «время покажет». И ряд опытов с «отключением» некоторых функций коры доказывает, что об иных вещах мы помним не так уж мало, как нам кажется… Однако уже давно доказано и другое: срок существования синапса — один, а энграммы — совсем другой. Мы можем не подозревать о наличии у себя в коре некоторых энграмм. Но если они не успели или не смогли сформироваться, информация, которая могла бы в них содержаться, в мозгу и впрямь надолго не задержится.

Так вот, сам механизм образования энграмм запускается именно гиппокампом. В то время как формирование синапсов — процесс естественный, осуществляемый каждой клеткой нервной ткани в обычном порядке. Если у нас перестанут возникать синапсы, нервная система перестанет функционировать — как периферические нейроны, так и кора. А вот при повреждении гиппокампа возникает своеобразное расстройство памяти: с момента отказа этой области мозга больной запоминает происходящие события не более чем на полчаса. Спустя полчаса даже самые устойчивые из синапсов распадаются бесследно, а энграммы не образуются.

Поэтому в течение каждого часа вся последующая жизнь пациента успевает начаться с «чистого листа», как минимум единожды. Больные с патологиями гиппокампа помнят свою жизнь только до его отказа. А в дальнейшем живут буквально по бумажке — бумажке, на которой записывают самое необходимое для запоминания на срок, превышающий возможности их краткосрочной памяти. Хорошая новость в том, что к 2029 году американские ученые из Университета Южной Калифорнии пообещали закончить разработку чипа — управляемого цифровым мозгом протеза гиппокампа.

Кроме гиппокампа в лимбической системе имеется еще один раздел, имеющий (по некоторым данным, хотя это пока не бесспорно) отношение к формированию памяти. Раздел этот — сосцевидные тела. Сосцевидные тела (их тоже два — по одному на каждое полушарие) расположены неподалеку от таламуса, снаружи мозга. Их можно увидеть, если, говоря условно, перевернуть мозг полушариями вниз. Задеть сосцевидные тела при черепно-мозговой травме сложно. Хотя в случае с гиппокампом это можно сделать, ударившись виском так, чтобы повредить ткани мозга на несколько сантиметров вглубь… Сосцевидные тела находятся под мозгом, с нижней его стороны, там, где головной мозг переходит в спинной. Оттого для их повреждения у нас должна фактически слететь с плеч вся голова…

Впрочем, чего только в мире не бывает. Но факт тот, что сосцевидные тела первыми попадают под удар двух явлений, не сопряженных с травмой извне. А именно алкогольного отравления и острого дефицита витамина В₁. Их повреждение вызывает временную или долгосрочную амнезию, а также провалы в памяти. Речь идет, как видим, о несколько ином процессе. Если при травме гиппокампа нам отказывает долгосрочная память, то при повреждении сосцевидных тел, наоборот, краткосрочная. Иными словами, мы теряем способность запоминать происходящее сейчас, в том или ином временном промежутке.

Как видим, задача перед нами стоит не из легких. Раз уж мы решили освоить механизм памяти и отрегулировать его, нам нужно быть готовыми к тому, что меры придется принять не только физиологические, но и, не побоимся этого слова, психологические. Ведь, как оказалось, память одинаково тесно связана как с одним, так и с другим. Пока же нам из всего сказанного необходимо запомнить следующее: