Устройство памяти

Память как создание образов

Примерно через 2000 лет после того, как Цицерон написал свой трактат «Об ораторе», и почти в то же время, когда Борхес в Аргентине писал новеллу «Фунес, чудо памяти», русский нейропсихолог Александр Лурия отыскал необыкновенного пациента: у него, видимо, отсутствовала способность забывать. Лурия наблюдал за этим человеком, фамилию которого (Шерешевский) он заменял одной буквой «Ш», около 30 лет — с 20-х до 50-х годов, прежде чем описал этот случай в своей «Маленькой книжке о большой памяти». Во время одного из обследований в 1934 году Лурия предложил Шерешевскому сложную бессмысленную формулу:

Пациент имел возможность рассматривать эту формулу в течение семи минут, и спустя 15 лет, в 1949 году, его неожиданно попросили воспроизвести ее, что он и сделал безошибочно. Вот как, по его собственным словам, он запомнил формулу: Нейман (N) вышел и ткнул в землю своей палкой: получилась точка (•). Он взглянул вверх, увидел высокое дерево, напоминавшее формой знак квадратного корня (V), и подумал про себя: «не удивительно, что дерево засохло и у него обнажились корни; тем не менее оно уже росло здесь, когда я построил эти два дома (d )». Он еще раз ударил палкой в землю (•). Потом сказал: «дома уже стары, придется избавиться от них (X); выгоднее всего продать». Когда-то он вложил в них 85 000 (85). Затем я увидел, как с дома сняли кровлю (-), а на улице в это время стоял человек и играл на терменвоксе (Vx). Он расположился около почтового ящика, а на углу лежал большой камень (•), который когда-то поместили здесь, чтобы проезжающие повозки не задевали дома. Здесь же есть площадь и большое дерево (>/"), а на нем три галки (3). Здесь я просто помещаю число 276 и квадратную коробку с сигаретами в «квадрате» ( ). На коробке написано число 86. (Это же число было написано на другой ее стороне, но, поскольку я не мог видеть его с того места, где стоял, я не использовал ее, вспоминая формулу.) Буква х — это незнакомец в черном плаще. Он направляется к ограде, окружающей женскую гимназию. Он ищет способ проникнуть через нее (---), у него свидание с одной из гимназисток (л), изящным юным созданием в сером платье. Разговаривая, он пытается одной ногой выбить доску забора, а другой ( )... О! Девушка, к которой он устремляется, оказалась не той. Она дурна собой — фу-у-у (v)... Тут я переношусь назад в Режицу, в мой класс с большой черной доской... Я вижу качающуюся веревку и пытаюсь остановить ее (•). На доске я вижу число л-264 и рядом с ним пишу п^Ь.

Вот я снова в школе. Жена дала мне линейку (=). Я сам, Соломон Вениаминович (sv), сижу в классе. Я вижу, что мой товарищ написал на доске число 1624/322. Я пытаюсь разглядеть, что еще он написал, но позади меня сидят две ученицы, девочки (г ), которые тоже что-то переписывают и шумят, Ш-ш-ш, говорю я, тише! (г). [I].

По словам Лурия, когда он предлагал Шерешевскому упражнения такого рода, поведение последнего было всегда одинаковым: «Он закрывал глаза, поднимал палец, медленно покачивал им и говорил: «Подождите..., когда на вас был серый костюм..., я сидел напротив, в кресле... да!», а затем он тут же, без колебаний, выкладывал всю нужную информацию, полученную много лет назад.

Как ему это удавалось? У Лурия создалось впечатление, что Шерешевский словно читал какой-то текст, как читал бы раскрытую перед ним книгу. Было ли это похоже на рецепты запоминания, предлагавшиеся древним искусством памяти? Шерешевский наверняка не знал о них. Было ли в пациенте Лурия что-то от Фунеса? Или Борхес столь искусно списал все с натуры? Разумеется, судьба Шерешевского сложилась ничуть не счастливее, чем у Фунеса. Он стал рабом своего чудесного дара. Он не мог поддерживать нормальные отношения с другими людьми, так как ему было трудно сводить воедино свои воспоминания о них; лицо в фас и оно же в профиль были для него двумя разными лицами. Такие же трудности он переживал, пытаясь выполнять самую обычную работу, так как память о всяком новом событии мешала делать то, что требовалось в данный момент. По иронии судьбы Шерешевский окончил свой путь, став чем-то вроде артиста мюзик-холла и превратив свою память в средство заработка.

Случай Шершевского исключителен, но не уникален. В 1932 году одна радиокомпания в США наняла для подсчета голосов на проходивших тогда президентских выборах «гениального вычислителя» — некоего Сало Финкельштейна, который, как говорили, считал быстрее любой из существовавших счетных машин. Позднее Финкельштейн попал под наблюдение психологов У.А.Боусфилда и X.Барри, которые описали его технику счета. Вычисляя, он как будто видел перед собой цифры, написанные его собственным почерком на чистой классной доске. Он мог перемещать эти цифры, складывать, вычитать и манипулировать ими, причем результаты этих действий тоже появлялись на доске.

Люди, подобные Шерешевскому и Финкельштейну, обладают тем, что часто, хотя и неточно, называют фотографической памятью. Это название действительно неправильно, потому что они могут творчески манипулировать хранящимися в памяти образами, а не просто обращаться к ним как к навсегда зафиксированным фактам; на это указывает характер ошибок, которые допускают люди с таким типом памяти. Специальное название этого явления — эйдетизм (от греческого «эйдос» — образ) лишь придает понятию большую наукообразность.

Научное знание об окружающем мире доставляют исследования двух типов: поиск закономерностей, лежащих в основе внешне несходных явлений, и анализ причин изменчивости, т.е. небольших различий между сходными явлениями. Эйдетическая память представляет интерес с обеих точек зрения. Она настолько отличается от способа запоминания, присущего большинству взрослых людей, что само это различие ставит вопрос, который иначе не пришел бы нам в голову: а что для нас нормальная память? Редкость эйдетической памяти в сочетании с тем фактом, что обладание ею, видимо, не приносит большого жизненного успеха, не позволяет считать ее столь уж полезным даром. Значит, способность к синтезу и обобщению прошлого опыта, к абстрагированию от него и даже забыванию прошлых событий, возможно, столь же важна для выживания и эффективной деятельности, как и способность помнить их. Если древнее искусство памяти предназначено для того, чтобы помочь всем нам иногда уподобляться Шерешевскому, Финкельштейну и Фунесу, то его успешность определяется тем, что во всех остальных случаях мы пользуемся нашей обычной памятью.

Хотя эйдетическая память редка у взрослых, она довольно часто встречается у детей. Попробуйте воскресить свои ранние воспоминания, и весьма вероятно, что они придут к вам как ряд моментальньк снимков, зафиксированных или «замороженных» во времени. Именно таковы воспоминания моего собственного детства, о которых я писал в главе 3, или образы из рассказа Ингмара Бергмана. Такие описания — совсем не редкое исключение. В начале нынешнего столетия воображение и память эйдетического типа вызывали большой интерес, до 1935 года было опубликовано более 200 научных статей на эту тему, хотя позже она оказалась в стороне от главньк направлений психологических исследований. Судя по результатам ранних работ, несмотря на относительную редкость эйдетической памяти в зрелом возрасте, она выявлялась примерно у половины учеников начальных классов. В 60-х и 70-х годах нашего века Ральф Хейбер, Ян Фентресс и их сотрудники в США продолжили эти исследования, но обнаружили несколько меньший процент учащихся начальной школы с эйдетической памятью. Тем не менее она встречалась достаточно часто у детей обоего пола независимо от их этнической и социальной принадлежности или успеваемости.

В одном из типичных случаев Хейбер показывал детям цветное изображение Алисы и Чеширского кота из иллюстрированного издания «Алисы в стране чудес». На картинке кот сидел на дереве, изогнув полосатый хвост. Картинку демонстрировали очень короткое время, а потом просили детей вспомнить некоторые подробности, например число полос на кошачьем хвосте. Дети вели себя так, как будто считали полосы, имея в голове какой-то зрительный образ [2]. В другом опыте дети, которым показывали картинку с надписями на незнакомом языке, могли потом вспомнить написание слов, будто читали их в открытой книге.

Многие, если не все, дети младшего возраста обычно видят и помнят эйдетические образы, но, подрастая, большинство теряет эту способность. Эта обычная для маленьких детей черта становится исключительной редкостью у взрослых. Такое качественное изменение памяти, возможно, позволяет объяснить большое различие в характере воспоминаний о воспринятом в детстве и в зрелом возрасте. Дело здесь не просто в интервале времени. Тридцатилетний мужчина помнит себя в десятилетнем возрасте по-иному, нежели пятидесятилетний помнит, каким он был в тридцать лет, хотя в обоих случаях прошло одинаковое время. Точно так же десятилетняя девочка помнит, какой она была год назад, иначе, чем пятидесятилетняя женщина помнит себя 49-летней. Память сама претерпевает развитие, и если между девятью и десятью годами ее качество изменяется, то в возрасте около пятидесяти лет она стабильна. Где-то незадолго до полового созревания у большинства из нас существует переходный период, когда восприятие и память изменяются, а воспоминания детства удивительным образом отделяются от воспоминаний зрелого возраста.

Меня несколько удивляет, что психологи, изучающие феномен эйдетизма, как будто ничего не говорят о значении этого поистине драматического изменения одной из фундаментальных функций мозга. Поэтому я чувствую себя вправе свободно рассуждать на эту тему. Как отмечалось в предыдущей главе, одно из коренных отличий человеческой памяти от компьютерной состоит в том, что у человека запоминание представляет собой активный процесс. Сознательно или бессознательно мы отбираем для фиксирования в памяти самую важную информацию из хаотического потока сведений, поступающих из внешнего мира. Такой отбор облегчают сложные приспособления для задержки и фильтрации, предотвращающие загромождение памяти новой информацией.

Так, например, существует механизм, называемый перцептивной фильтрацией, который обеспечивает регистрацию и даже кратковременное запоминание лишь небольшой части информации, поступающей через глаза и уши в любое данное время. Когда я сижу и печатаю этот текст, я не замечаю ненужных листков на рабочем столе, открывающегося из окна вида и даже собственных пальцев, ударяющих по клавишам. Тем не менее все эти вещи остаются в поле моего зрения, я просто не концентрирую на них внимания. Лучше было бы сказать, что я не воспринимаю их, а не то, что я их не вижу. Конечно, еще нагляднее пример с хорошо известным «феноменом вечеринки»: в наполненной людским говором комнате можно (более или менее) сосредоточить внимание на голосе своего собеседника, но при желании удается почти полностью переключаться на другие ведущиеся вокруг разговоры. Это не означает, что во время беседы наш слух закрыт для этих разговоров: они легко воспринимаются без участия нашей воли; например, мы сразу слышим свое имя, упомянутое кем-то из присутствующих. В мозг поступает вся слуховая и зрительная информация, но там она фильтруется с помощью процессов, которые мы в целом не осознаем, но которые классифицируют ее по степени значимости для нас в соответствии с достаточно эффективными критериями. Беда Шерешевского и других, возможно, связана с тем, что у них неполностью функционирует такой фильтрующий механизм.

Но информация, существенная для одного, может быть не нужна другому. Критерии для отбора входных сигналов формируются в результате обучения в процессе нашего собственного развития. Человек как биологический вид обладает необычайной гибкостью. Мы способны выживать при самых разных условиях среды, и это возможно потому, что на протяжении нашего долгого детства мы приобретаем необходимые для этого навыки. Можно думать, что для новорожденного разного рода входные сигналы мало различаются по своему значению. Все они регистрируются и приводятся в систему в рамках возможно более широкой классификации, что позволяет каждому индивидууму выработать собственные критерии значимости. В это время эйдетическая память, не предрешающая заранее роль тех или иных сигналов, имеет жизненно важное значение, так как обеспечивает возможность их анализа в самом широком диапазоне критериев. Но по мере взросления мы учимся отбирать наиболее существенные для нас элементы окружающей обстановки.

Вспомним, как различаются условия жизни детей в городе и в сельской местности. Городской ребенок постигает премудрости улицы, знает марки автомашин и умеет определять их скорость, классифицирует соседей и незнакомых людей по степени ожидаемого от них добра и зла. Ребенок, выросший в деревне, отличает быка от коровы и знает, что деревья — это не одинаковые бурые стволы и ветви, покрытые зелеными листьями. Даже смена времен года имеет для деревенского ребенка большее значение, чем для городского. Эти выработанные на основе детского опыта классификации проникают и в нашу последующую жизнь, сказываются на восприятии, запоминании или узнавании окружающего, хотя большинство из нас, исключая писателей и создателей фильмов, затрудняется четко сформулировать их.

На протяжении большей части эволюции человека — до нескольких последних поколений — никто не сомневался в том, что условия, в которых вырос человек, в основном сохранятся и в период его последующей жизни. Поэтому эйдетическая память детства, обеспечивающая свободу для формирования правил восприятия, ко времени полового созревания постепенно преобразуется в более линейную по своему характеру память взрослого человека, которая у каждого данного индивидуума закрепляет уникальный набор таких правил, помогающих упорядочивать позднейший опыт. Даже в наши дни, когда условия жизни так быстро изменяются на протяжении жизни одного человека, описанный переход (очевидно, определяемый каким-то фундаментальным биологическим механизмом) полезен для выживания. И все-таки у каждого из нас сохраняются фрагментарные эйдетические образы детства.

Изменение памяти во времени

Переход от детской памяти к памяти взрослого человека — это радикальный переход от образного и вневременного отображения прошлого к линейному и организованному во времени. У большинства взрослых людей воспоминания формируются в последовательном порядке и претерпевают ряд изменений со времени возникновения до приобретения в дальнейшем более постоянного характера. Только у отдельных людей в зрелом возрасте сохраняется эйдетическая память детства; развитие их памяти как бы приостанавливается, подобно тому как головастик иногда не может превратиться в лягушку. Мы восхищаемся способностями этих людей, возможно припоминая эйдетические образы собственного детства, но обычно не замечаем, какой ценой достается такой дар. Нас удивляют «ученые-идиоты», гениальные вычислители и профессиональные демонстраторы своих способностей, но никто не хотел бы разделить судьбу Шерешевского или Фунеса. Лучше уж подчиняться законам развития, определяющим переход в зрелое состояние.

Эту зависимость от времени можно продемонстрировать на примере одного из вариантов эксперимента по запоминанию чисел, описанного в предыдущей главе. Предъявите испытуемому, скажем, ряд из семи цифр в течение 30 секунд и через несколько минут попросите повторить их. Большинство людей без особого труда справится с этой задачей: очевидно, они запомнили цифры. Но если попросить их назвать те же цифры спустя примерно час, они скорее всего не смогут этого сделать, так как забыли их. Если же предупредить испытуемого, что предлагаемые цифры (например, семизначный телефонный номер) необходимо запомнить, то весьма вероятно, что он назовет их не только через час, но и спустя несколько дней.

Можно повысить точность наблюдений такого рода, прибегнув к опыту, который был популярен во времена, когда психологи еще не смотрели на биологов свысока. Изобретателем его был Герман Эббингауз, чья книга «Uber das Geddchtnis» («О памяти»), вышедшая в 1885 году, ознаменовала появление нового поколения психологов, которые отвергали излюбленные ранее приемы умозрительного мышления и самонаблюдения, пытаясь изучать психические процессы с помощью столь же точных количественных методов, которые уже давно применялись в физике и начали проникать в науки о жизни, в том числе и в физиологию.

Эббингауза в первую очередь интересовала классификация форм памяти, в частности различие между преднамеренным и непроизвольным запоминанием; далее он исследовал индивидуальные различия в содержании и качестве воспоминаний и, наконец, пытался выявить сходство форм памяти у отдельных людей — иными словами, установить общие закономерности формирования воспоминаний. Для достижения этих целей он откровенно отказался от метафорических толкований памяти, о которых шла речь в главе 4:

Для того чтобы изучать эти общие закономерности, Эббингауз придумал очень простой метод, который с тех пор в разных модификациях служит психологам одним из главных инструментов исследования. Он использовал бессмысленные трехбуквенные слоги из двух согласных и гласной между ними, например ХУЗ, ЛАК, ДОК, ВЕР, ГИХ. На самом себе Эббингауз изучал условия, необходимые для запоминания перечней таких слогов: число предъявлении, интервалы между ними и т. п., пока не добился безошибочного двукратного повторения всего набора. После этого он смог проверить правильность запоминания на срок от нескольких минут до нескольких дней. Для количественной оценки достаточно бьшо установить, сколько предъявлении данного перечня слогов требовалось, чтобы обеспечить его правильное повторение в любое данное время после заучивания.

Эти наблюдения позволили вьгявить определенные закономерности. Например, в любом таком перечне, включающем, скажем, дюжину бессмысленных слогов, некоторые из них запоминаются лучше других, особенно те, что стоят в начале или в конце. Это так называемые эффекты первенства и недавности. Когда их описывают так просто, они кажутся самоочевидными, но Эббингаузу пришлось ясно доказывать, что по крайней мере в данном случае мнение, основанное на здравом смысле, могло быть объективно подтверждено, и это должно быть первым шагом в любой науке. Кроме того, он показал, что однажды заученный перечень в последующем легче выучить вновь, чем совершенно незнакомый. Сравнение числа проб, необходимых для заучивания в первый и во второй раз, позволяет вычислить коэффициент сохранения — показатель прочности памяти.

Этот коэффициент позволяет более точно оценивать ослабление и стабилизацию следов памяти во времени. Так, в одной серии экспериментов с восьмью разными перечнями из 13 слогов Эббингауз на собственном опыте обнаружил, что через 20 минут после запоминания сохранение составляло 58%, через час 44%, через 24 часа 34%, а к 31 дню 21%. Таким образом, утрата следов в основном приходилась на первые минуты; сохранившиеся после этого следы были значительно прочнее.

Результаты этого и других исследований привели к выводу, что запоминание включает несколько процессов. Если информация прошла через перцептивный фильтр и систему оперативной памяти, она попадает в «хранилище» кратковременной памяти. (Обратите внимание на квазикомпьютерную терминологию, хотя само понятие «хранилище», скорее всего взятое из практики сбора урожая, гораздо древнее компьютерной технологии. Я буду и в дальнейшем использовать этот термин ради краткости, но хотел бы, чтобы его правильно понимали; прошу поэтому вдумчиво относиться к случаям употребления самого слова и к его метафорической нагрузке!) Значительная доля материала в кратковременном хранилище теряется, и это, по-видимому, имеет функциональное значение, поскольку вечно помнить все, что нужно только в первые минуты, противоречило бы принципу биологической адаптации. То, чему удалось миновать фильтр кратковременной памяти, попадает в более постоянное хранилище, где, по-видимому, сохраняется неопределенно долго. Оскудение следов в опытах Эббингауза спустя несколько дней после запоминания могло быть результатом забывания, но могло быть и простым следствием занятий другими делами, возможно — заучиванием сходных списков в промежутках между испытаниями, что мешало вспоминанию. Как я отмечал раньше, очень трудно провести различие между такими возможностями, после того как информация поступила на долговременное хранение.

Уильям Джеймс — другой зачинатель современной психологии — имел иную точку зрения на кратковременную и долговременную память, нежели Эббингауз. По его мнению, кратковременная память первична, к ней обращаются для удовлетворения текущих потребностей: «она достается нам как относящаяся к замыкающему отрезку данного временного интервала, а не к истинному прошлому». Эту первичную память Джеймс противопоставлял вторичной, которая представляет собой «знание прошлого состояния ума после того, как оно уже выпало из сознания, или, точнее, знание события, факта, о котором мы не думаем, с дополнительным сознанием того, что мы думали о нем или испытали его раньше» [4].

На протяжении десятилетий после опытов Эббингауза психологи усовершенствовали его метод и расширили сферу его применения. Бесконечно модифицируя условия эксперимента, они изучили действие различных помех на память при предъявлении испытуемым сходного или противоречащего прежнему материала либо до запоминания (проактивная интерференция) или в период между запоминанием и вспоминанием (ретроактивная интерференция). Проводились сравнительные исследования при слуховом и визуальном предъявлении, а также знаменитая серия опытов Фредерика Бартлетта по стратегии запоминания комплексного материала (в Кембриджском университете в 1930-х годах). Полученные результаты ясно показали, что практика улучшает запоминание зачастую потому, что испытуемые вырабатывают способы группировки материала в блоки, что облегчает задачу, как в моем примере с 48-значным числом, который описан в предыдущей главе. В пятидесятых годах психолог Дж. А. Миллер из США сделал забавное наблюдение, что максимальное число таких блоков, поддающееся запоминанию, равно семи, так же как максимальное число цифр в последовательности. Он так и назвал свою ставшую теперь классической статью «Магическое число семь плюс или минус два» [5] и использовал это наблюдение для разработки информационной модели памяти (ограниченные возможности этого метода я уже обсуждал).

Итак, за семьдесят лет, разделяющих работы Эббингауза и Миллера, психологи в результате кропотливых исследований получили систематические данные об объеме, эффективности и пределах человеческой памяти, насколько это было возможно в контролируемых условиях лаборатории. Однако, если не считать методов, позволяющих по-настоящему заглянуть в мозг во время формирования следов памяти, возможности исследования мозговых механизмов памяти с помощью описанных экспериментов и наблюдений над здоровыми взрослыми людьми весьма ограниченны. Настало время перейти от попыток установить общие закономерности памяти на основе сходства к изучению последствий и значения индивидуальных различий памяти. В самом деле, не могут ли расстройства памяти, ее потеря, или амнезия, помочь познанию нормальных механизмов этого феномена?

Болезни памяти

Память меняется не только при переходе от детского к зрелому возрасту, но и в конце жизненного цикла, когда она нередко ухудшается. Пожилые люди зачастую хорошо помнят эпизоды детства и всей прошедшей жизни, но не могут припомнить, что сегодня ели за завтраком. Такие провалы памяти нередко объясняют неизбежными процессами старения или ухудшением функции мозга; прибегая к современной аналогии с компьютером, говорят о переполнении памяти и неспособности мозга усваивать дополнительную информацию. Я не совсем уверен, что причина именно в этом. Меню завтрака — не столь уж важный информационный материал. В течение жизни человек съедает множество завтраков, и если пища стала теперь однообразной и малоинтересной, а один завтрак не очень отличается от другого, то стоит ли вообще помнить о таких вещах? Гораздо интереснее, вспоминая собственную жизнь, попытаться взглянуть на свои ранние и, вероятно, более богатые впечатления с позиций накопленного опыта. Однако другие распространенные жалобы на ослабление памяти, из-за которого человек не помнит, где оставляет самые обычные вещи, хотя бы ключи, или забывает имена других людей, не поддаются столь же простому объяснению.

Зарождение современной науки о болезнях мозга следует отнести к 1881 году, т. е. примерно к тому времени, когда Эббингауз обнародовал результаты своих экспериментов. Тогда вышла книга французского врача Теодуля Рибо, озаглавленная «Les Maladies de la Memoire» («Болезни памяти»). Рибо считал, что если расстройства памяти рассматривать не в контексте анекдотичных проявлений нашего жизненного опыта, а перенести их изучение в более объективные условия лаборатории или приемной врача, то можно будет лучше понять их природу. Известны случаи, когда кратковременная память, по-видимому, не нарушена, но уже через полчаса человек не помнит происшедшего; иными словами, информация не переходит в долговременную память. Ряд патологических состояний сопровождается еще более серьезными нарушениями памяти, вплоть до неспособности вспомнить последовательность из трех или четырех цифр через несколько минут после их предъявления. При обследовании больных, страдающих провалами памяти, врачи пытаются установить те периоды, о которых память сохраняется или же утрачивается. Например, больного сначала просят сразу повторить короткий ряд цифр, потом хотя бы на несколько минут запомнить перечень предметов и, наконец, рассказать, как он провел прошлое лето или описать другой давний эпизод. Таким образом удается выделить разные типы нарушения механизмов памяти, особенно связанные со старением вообще и со специфическими заболеваниями старческого возраста в частности. Первый вопрос имеет целью проверить способности к немедленному узнаванию и вспоминанию, второй — способность вспоминать события спустя несколько минут, а третий — способность воскрешать в памяти далекое прошлое. Можно было бы ожидать, что чем старее воспоминание, тем труднее для пациента приурочить его к определенному времени; однако на самом деле происходит все наоборот: старые воспоминания сохраняются лучше, а недавние легче утрачиваются.

Наиболее известные расстройства такого рода — болезнь Альцгеймера и синдром Корсакова (оба состояния названы по именам впервые описавших их врачей, тогда как Рибо, несмотря на его роль первопроходца, не удостоился такой чести и не увидел своего имени в названии какого-нибудь заболевания). Клиническое изучение указанных болезней, разумеется, в первую очередь направлено на выяснение их причин, биохимических основ и возможных способов лечения, но всегда имеет и подспудную дополнительную цель: попытаться, поняв природу расстройства, пролить свет на механизмы самой памяти.

Среди всех старческих расстройств наибольшие опасения вызывает болезнь Альцгеймера, особенно разрушительная для интеллекта. Еще несколько лет назад ее называли просто сенильной деменцией (старческим слабоумием), а сейчас иногда описывают как «сенильную деменцию альцгеймеровского типа», хотя это заболевание, случается, поражает людей, находившихся еще в расцвете сил. Причины его до конца не установлены — вероятно, здесь могут играть роль многие факторы. Как бы то ни было, у больных уменьшаются размеры мозга, изменяется форма нейронов, а их внутренняя структура дезорганизуется — возникают сплетения нитей и бляшки, видимые под микроскопом. По мнению некоторых авторов, существует генетическая предрасположенность к болезни Альцгеймера, которая может быть как-то связана с болезнью Дауна у малолетних детей. В отдельных случаях действительно есть веские данные о роли генетических факторов, однако это вряд ли позволяет объяснить высокую частоту заболевания в общей популяции. Выдвигались и предположения о внешних причинах, в частности об избыточном поступлении в организм алюминия, который попадает в пищу из материала кухонной посуды или с питьевой водой, что приводит к накоплению этого металла в мозгу. Сплетения белковых волокон в нейронах содержат большое количество алюминия, хотя не ясно, вызывает ли он сам образование этих структур или последние просто связывают его. Критический анализ роли наследственности и факторов среды не позволяет считать их единственной причиной болезни Альцгеймера. Несомненно лишь то, что больные в устрашающей степени утрачивают ощущение собственной личности и способность к воспоминаниям — тем самым, которые для каждого из нас служат стержнем нашей неповторимой индивидуальности. Остается неясным, как эти утраты могут быть связаны со структурными изменениями в мозгу.

Более понятны причины синдрома Корсакова. Обычно это следствие недостатка витамина B1, или тиамина, при хроническом алкоголизме (хотя возможны и другие причины, например вирусный энцефалит или некоторые виды мозговых опухолей). Мозг у таких больных намного меньше, чем у здоровых людей, и для них, как и для страдающих болезнью Альцгеймера, характерно ухудшение памяти, особенно на недавние события. Они неспособны выполнять словесные и иные задачи на запоминание, забывают обычные факты повседневной жизни и не могут планировать самые простые дела, но не испытывают серьезных трудностей при вспоминании событий более далекого прошлого. Таким образом, при синдроме Корсакова в наибольшей степени нарушается кратковременная память. Несмотря на достаточно определенную природу обоих заболеваний и сопутствующий им дефицит памяти, они имеют столь разрушительные общие последствия, что здесь трудно сделать какие-либо специфические заключения о процессах памяти. Даже если оставить в стороне такие заболевания, не видно реального способа разобраться, что имеют в виду, говоря о потере памяти при старении. Процесс старения сопровождается отмиранием части нейронов мозга, которое гораздо более интенсивно происходит при патологических условиях. Соблазнительно поэтому предположить, что и «нормальная» забывчивость у стариков — результат слабо выраженного болезненного состояния. Это побудило некоторых медиков высказать мысль, что существует значительно более распространенное заболевание среднего возраста — так называемое «возрастное ослабление памяти». Ряд фармацевтических компаний стал выделять крупные средства на изучение этого предполагаемого расстройства и поиски потенциальных лекарственных средств для его лечения. В США даже Инспекция пищевой промышленности, лекарственных препаратов и инсектицидов вынуждена была признать, хотя и довольно неохотно, существование такой «болезни». В Великобритании психологи и врачи пока настроены более скептически. В самом деле, еще нет убедительных данных, которые подтверждали бы наличие специфического заболевания или же распространенное мнение о массовом отмирании клеток мозга в период старения. Судя по всему, интеллектуальные функции у стареющих людей действительно изменяются: умственные процессы протекают не так быстро, как в молодости, но зато формируются более рациональные стратегии переработки информации. В обществе, меньше нашего озабоченном погоней за скоростью ради скорости, такое возрастное изменение было бы признано вполне положительным — другие народы называют это мудростью!

Такой же переоценке подлежит и биологический смысл отмирания нейронов мозга, если оно действительно происходит, так как его значение остается не вполне понятным. Ранние стадии развития мозга у плода или новорожденного ребенка характеризуются сначала массовой пролиферацией клеток, а потом неуклонным уменьшением их количества, но пространство, которое занимали утраченные клетки, заполняется новыми разветвлениями отростков сохранившихся клеток и синаптическими связями. «Хорошо» это или «плохо» для функции мозга? Мы не знаем. По-видимому, это часть нормального хода событий во время развития, но не следует поддаваться соблазну и исходить из простого принципа «чем больше, тем лучше». Это автоматически приведет к выводу о неблагоприятных последствиях уменьшения количества клеток в мозгу по мере старения, если будет достоверно показано, что оно действительно происходит в ощутимых масштабах.

В настоящее время нет сколько-нибудь эффективных, биологически обоснованных методов лечения обоих описанных выше заболеваний или «нормальной» потери памяти с возрастом, хотя, как станет ясно из дальнейшего изложения, перспективы их разработки не совсем безнадежны. Запоминание предполагает в первую очередь приобретение опыта и научение с последующим вспоминанием. Неужто жизнь пожилого или больного человека настолько обеднена, что он утрачивает всякий интерес к узнаванию и запоминанию чего-то нового? Не блокируют ли фильтрующие механизмы информацию о заурядных, повседневных событиях таким образом, что она больше не проникает в память? Или она все же откладывается в памяти, но не может быть извлечена из нее, как случается, когда мы не можем вспомнить имя человека, которое «знаем» и которое «вертится у нас на языке»? Или же такие события и в самом деле полностью забываются, безвозвратно уходят из нашей памяти? В действительности очень трудно провести границу между этими возможностями, несмотря на долголетние попытки многих психологов-экспериментаторов.

Утрата кратковременной памяти

Возникшая уже у ранних исследователей мысль о существовании оперативной и кратковременной памяти, следы которой сохраняются лишь несколько минут или часов и сменяются более стойкими следами, вскоре получила подтверждение при изучении последствий мозговых травм. Например, удар по голове часто вызывает потерю сознания и сотрясение мозга. После выхода из этого состояния пострадавший обычно не может вспомнить события, происходившие непосредственно перед травмой. Когда на экране детектив или ковбой, получивший удар, пошатываясь встает на ноги, потирает голову, озирается и спрашивает: «Где я?», он ведет себя не столь уж неестественно. К сходным последствиям — так называемой ретроградной амнезии — приводит кома при наркозе или прерывание электрической активности мозга при электрошоковой терапии. «Выпадение» памяти по таким причинам обычно охватывает период около получаса, что соответствует срокам стирания следов памяти в опытах Эббингауза.

Однако не стоит чересчур буквально понимать это замечание, как и большинство других, касающихся памяти. Так, у людей, выздоравливающих после сотрясения мозга, не сразу все функции и даже не все воспоминания восстанавливаются одновременно. Напротив, проходит ряд последовательных этапов, на которых нормализуются все более сложные функции: простые рефлексы, беспорядочные движения, целенаправленные движения, речь. При этом возможны странные пробелы памяти, когда пострадавшие не узнают людей и предметы, а иногда не помнят даже о событиях, происходивших много лет назад. По мере нормализации состояния больных эти пробелы постепенно сужаются, как описывает лондонский нейропсихолог Ричи Рассел, который обследовал 22-летнего мужчину, упавшего летом 1933 года с мотоцикла и получившего травму левой передней части мозга, хотя и без перелома черепных костей:

Наблюдения такого рода показывают, что переход от кратковременной памяти к долговременной, видимо, нельзя рассматривать как процесс, строго упорядоченный в своей последовательности. Конечно, остается открытым вопрос, насколько правомерно судить о природе нормального процесса по результатам изучения такого случая, как описанный Расселом. Однако и в одном не столь серьезном случае мне довелось отметить такую же изменчивость временных границ памяти. Моя лаборатория находится примерно в четырех милях от железнодорожной станции, и в будни я по вечерам приезжаю сюда с работы, оставляю машину на стоянке и иду домой. Наутро я забираю ее и еду на работу. Пристанционная стоянка рассчитана на несколько сотен автомобилей и занимает большую площадь, так что всякий раз приходится ставить машину на новое место. На следующее утро я, как правило, точно помню, где оставил машину накануне вечером, и безошибочно нахожу ее. Здесь действует не долговременная память, так как я не помню, где оставлял машину двумя днями раньше. Но это и не просто «долгодействующая» кратковременная память, поскольку, вернувшись на стоянку вечером, я не помню, где стояла машина утром, но если оставляю ее на несколько дней, уезжая куда-нибудь на конференцию, то по возвращении могу вспомнить ее местонахождение так же легко, как если бы поставил ее только вчера.

Узнавание и вспоминание

Очевидно, что эта гибкая способность помнить или нет в зависимости от обстоятельств имеет важное адаптивное значение — такую особенность памяти мы сочли бы весьма желательной. Не менее очевидно, что несмотря на возможность теоретически различать кратковременную и долговременную память, переход между ними несводим к какому-то простому механическому процессу (поэтому некоторые психологи вообще сомневаются теперь в правомерности такого различения, о чем пойдет речь позже). Вернемся, однако, к различию между ними, так как это может помочь разобраться в том, как же я все-таки безошибочно нахожу свою машину на стоянке.

Мальчиком я очень любил игру, которую мы называли, не знаю почему, игрой Кима, хотя кому-то она может быть известна под другим названием. Игра состояла в том, что кто-нибудь заранее клал на поднос знакомые всем мелкие вещи: карандаш, игрушечную машину, рюмку для яйца и т. п. — обычно до двадцати предметов. До начала игры поднос был накрыт салфеткой, потом салфетку на короткое время снимали, а по прошествии, скажем, минуты снова накрывали ею поднос. Задача заключалась в том, чтобы составить перечень возможно большего числа предметов, увиденных на подносе. Я гордился своей памятью, так как обычно правильно называл семнадцать или восемнадцать из двадцати предметов. По правде говоря, это средний показатель для большинства людей. Но дальше число запоминающихся предметов не увеличивается, даже если их ставят на поднос в большем количестве. В этом случае, как и в опыте с рядами цифр, очевидно, существует естественный предел запоминания. Похоже, что память быстро насыщается.

В 1973 году канадский психолог Лайонел Стэндинг использовал несколько иной вариант этой игры. Группам добровольцев он показывал серию слайдов с картинками или словами, каждый примерно по пять секунд с трехминутными интервалами. Спустя два дня проверяли способность испытуемых вспоминать слайды. Для этого им показывали еще одну серию, на этот раз используя двойной проектор, чтобы на экране были видны рядом сразу два изображения: одно из них выбирали из новой, а другое из прежней группы слайдов. Испытуемым нужно было лишь сказать, какое из двух изображений, правое или левое, казалось им знакомым. Стэндинг хотел выяснить, сколько слайдов могли правильно узнавать его добровольцы. Эта задача кажется проще, чем в игре Кима, так как требуется только узнать изображение, и любой испытуемый имеет 50-процентный шанс дать правильный ответ даже при случайном выборе. Это позволяет ожидать некоторого улучшения результатов по сравнению с предельным показателем около 20 в тесте на вспоминание предметов. Но как велико это улучшение? К изумлению Стэндинга, разница оказалась колоссальной. Он продолжал увеличивать число предъявляемых слайдов и довел его до десяти тысяч! Но и тогда частота ошибок была очень низкой и не возрастала заметно с увеличением числа объектов, подлежавших запоминанию. Стэндинг пришел к выводу, что верхнего предела памяти практически не существует: память на узнавание предметов казалась ненасыщаемой [7].

Эти необычайные результаты дают основание для важных выводов. В отличие от данных, согласно которым количество информации, переходящей из кратковременной памяти в долговременную, совсем невелико, опыты Стэндинга показали, что в памяти в доступной форме сохранялись, видимо, следы всех изображений, достаточные для того, чтобы сравнивать с ними новые изображения и классифицировать их как знакомые и незнакомые. Исходя из этого, можно было бы утверждать, что ничто не забывается, если только вы знаете, каким способом это проверять. С другой стороны, узнавать легче, чем вспоминать — узнавание предполагает выбор из небольшого числа возможностей; в экспериментах Стэндинга испытуемые должны были просто сообщать, видели они ту или иную картинку раньше или не видели. У всех нас есть опыт такого рода, относящийся к более сложным задачам. Когда нас просят описать лицо малознакомого человека, мы в большинстве случаев испытываем затруднение (многим из нас трудно описать даже хорошо знакомое лицо, хотя мы тут же узнаем человека, когда он входит в комнату; вероятно, художники обладают особыми навыками или способностями, которых нет у других). Но если нас просят помочь установить личность человека по фотографиям из полицейского архива, задача намного облегчается и нам удается достаточно точно определить сходство. Появление самого человека или демонстрация отдельных черт лица, подобно слайдам Стэндинга, сужает для нас область поиска.

Все это помогает в известной степени объяснить мою способность вспоминать, где я оставил автомобиль. У меня довольно ограниченный выбор, он лимитируется размерами автостоянки и целым рядом случайных обстоятельств (солнечная или дождливая погода накануне вечером, время моего возвращения домой и т. п.). Определить местонахождение автомобиля — это задача не столько на вспоминание, сколько на узнавание.

Формы памяти

Пришло время подвести некоторые итоги. Богато структурированный мир памяти, позволяющий мне воскрешать моменты моего военного детства, вспоминать вкус съеденной месяц назад пищи, лицо сына, место своей машины на стоянке, вчерашнюю статью или только что названный телефонный номер, в течение столетия после Эббингауза и Рибо подвергался анализу в лабораториях психологов; они пытались упорядочить факты, выявить закономерности и раскрыть механизмы памяти с помощью методов, аналогичньис уже утвердившимся методам физики и физиологии. Результаты работ Эббингауза и некоторые данные о патологии памяти, казалось, позволяют обрисовать временную последовательность, где в периоды, измеряемые секундами, минутами и часами, входные сигналы избирательно поступают сначала в лабильную кратковременную память, а оттуда — в постоянную долговременную. В пределах кратковременной памяти, видимо, можно было выделить еще оперативную память, но классификация все равно оставалась в единственном измерении — во времени.

Однако что-то здесь было не так. Когда мы пытаемся втиснуть весь накопленный памятью опыт в одно измерение, он не умещается там. И дело не только в том, что временной ход забывания не укладывается в простую схему кратковременной и долговременной памяти, — имеются и другие важные различия. В этой главе уже обсуждалось различие между эйдетической и обычной памятью, между узнаванием и вспоминанием. Многие психологи чувствуют, что деление памяти на кратко- и долговременную явно упрощает более сложную действительность; поэтому некоторые из них предложили полностью отказаться от этой терминологии в пользу понятий, меньше связанных с временем, — говорить, например, о «рабочей» и «справочной» памяти, что близко к представлениям Джеймса о первичной и вторичной памяти [8].

Временное измерение нельзя игнорировать, но очевидно, что оно не охватывает существующих форм памяти. Необходимо ввести другие измерения и разработать систематику всех этих форм. Это очень сомнительное дело, поскольку ничто в науке не вызывает столько споров, как попытки классифицировать и упорядочить мир наблюдаемых явлений. Со времени Линнея, который в XVIII веке создал классификацию живых организмов не прекращаются раздоры между систематиками. Достаточно вспомнить об ожесточенных дискуссиях палеонтологов по поводу классификации ископаемых остатков [9], но у них по крайней мере есть материальные объекты, которые можно обсуждать. Все эти споры связаны отчасти с тем, что мы пытаемся выделить дискретные части в непрерывной вселенной — как из-за нашей решительности и склонности к выдумкам, так и из-за материальной реальности классифицируемых объектов. В зависимости от принятых критериев и определений классификация (или таксономия, по терминологии биологов) может быть удобной, как спортивный костюм, или стесняющей, как смирительная рубашка.

И тем не менее стоит попытаться. Но какому типу классификации отдать предпочтение и какие данные могут быть полезны? Можно, например, различать детскую (эйдетическую) и зрелую (линейную) память; словесную и зрительную память; память о недавнем и давно прошедшем; процессы узнавания и вспоминания. Все эти виды подразделения уже обсуждались в настоящей главе. Рассматривая «естественный» распад памяти у больных, например при болезни Альцгеймера или корсаковском синдроме, можно поставить вопрос о том, какой тип памяти у них утрачен и какой сохранился. По самой природе вещей не все подходы приведут к одинаковым ответам.

Одним из первых можно провести различие между памятью на действия и памятью на названия. Возьмем для примера знакомство с велосипедом. Можно обучиться езде на нем и можно узнать его название — «велосипед». («Сегодня мы учим детали...» — так начинается прекрасная поэма военного времени Генри Рида, где, в частности, перечисляются детали винтовки, которую его обучали разбирать.) Эти два типа научения представляют собой существенно разные процессы и в разной степени зависят от времени и расстройств памяти. Хорошо известно, что, научившись однажды (пусть даже с большим трудом) ездить на велосипеде, человек никогда не забывает этот навык. Даже после многолетнего перерыва он садится на седло и, немного повиляв рулем, едет. Чувство равновесия, которое у ребенка вырабатывается путем многих проб, в дальнейшем почти полностью сохраняется. Память в данном случае заключена и в мозгу, и в теле. Я сам всего месяц назад ощутил это на собственном опыте, отдыхая в Швеции. Впервые за последние тридцать пять лет усевшись на очень старую машину без переключения передач и ручного тормоза, я сразу отправился в 15-мильное путешествие. Уже через несколько минут я чувствовал себя так же уверенно, как в юности. Правда, так было, пока ехал по ровной дороге; спуски дались мне не сразу и потребовали выработки нового, поначалу довольно трудного навыка, так как раньше мне никогда не приходилось тормозить, нажимая педали назад, — я всегда пользовался ручными тормозами.

В то же время после мозговой травмы человек может совершенно забыть, что предмет с двумя колесами, на котором можно сидеть, работать педалями и передвигаться, называется велосипедом. Видимо, сохранять навык и помнить какие-то сведения — это совершенно разные вещи. Больные, страдающие амнезией, обычно хорошо усваивают новые навыки, будь то езда на велосипеде или работа пилой однако с трудом вспоминают что-либо о самом ходе обучения.

Хотя различие между этими видами памяти признано уже давно, в семидесятых годах ему стали приписывать особенно большое значение и придавать более формальный таксономический статус в среде разработчиков искусственного интеллекта; усвоение навыков стали называть процедурной памятью, а запоминание сведений — декларативной памятью. В психологию эти термины были введены нейропсихологом из Сан-Диего Ларри Сквайром в восьмидесятых годах [10] (Читатели, знакомые с нейропсихологией, сразу же заметят, что мой подход к систематике форм в значительной мере основывается на новаторских работах Ларри Сквайра в этой области. К тому же он лучше всех других известных мне нейропсихологов мог бы понять, почему в предыдущей главе я предложил заменить для компьютеров тест Тьюринга «покерным тестом». Вот почему я нахожу очень странным, что он продолжает отдавать предпочтение одному из типов моделей, основанных на обработке информации, как видно хотя бы из его последней книги.). Процедурная память, таким образом, сильно отличается от декларативной. К ней, очевидно, не относится ранее отмеченное мною различие между кратковременной и долговременной памятью. Механизмы обучения навыку и последующего вспоминания того, чему обучились, существенно отличаются от механизма вспоминания событий или сведений.

Но и сама декларативная память не едина: ее можно в свою очередь подразделить на эпизодическую и семантическую память.

Эти термины были предложены в семидесятых годах канадским психологом Энделем Тульвингом. Под эпизодической памятью Тульвинг понимал память на события индивидуальной жизни человека, а под семантической — знание вещей, не зависящих от индивидуальной жизни. В этом смысле моя осведомленность о войне 1939-1945 годов в Европе представляет собой семантическую память, а воспоминания о пережитых мною лично бомбежках во время этой войны относятся к эпизодической памяти [12].

Первоначально эти разнообразные категории были восприняты от психологов, изучавших то, что я могу назвать феноменологией памяти; здесь я имею в виду попытки описать и классифицировать важнейшие особенности памяти как феномена, не вдаваясь в вопрос, как их можно объяснить, исходя из лежащих в их основе процессов. Однако для нейропсихологов и нейробиологов такая феноменология служит всего лишь отправной точкой исследований, показывает, что они должны объяснить. При этом встают вопросы двоякого рода. Во-первых, не связаны ли разные формы памяти с разными системами мозга? Иными словами, существует ли в мозгу пространственное разделение систем памяти или же во всех проявлениях памяти участвует мозг как целое? Во-вторых, если для образования следов памяти требуются изменения структуры, биохимических или физиологических свойств мозговых клеток, то различен ли характер этих изменений при разных формах памяти?

Второй вопрос в настоящее время весьма актуален, он сильно занимает и меня; в связи с этим ему посвящены многие страницы последующих глав книги. Однако первый вопрос имеет гораздо более глубокие исторические и философские корни. В сущности, он составляет один из аспектов дискуссии, уже давно ведущейся в науке о мозге, — спора о возможности локализации определенных психических функций в определенных областях мозга. Этот вопрос возник по крайней мере еще в конце XVIII или в начале XIX века [13]. Тогда высказывались совершенно фантастические утверждения не только о связи всего, от математических способностей до любви к детям, с различными участками мозга, но и о том, что эти способности отражаются на форме черепа, так что их можно оценить путем ее изучения. Френология, пропагандируемая ее основоположниками Ф. И. Галлем и И. К. Шпурцгеймом, способствовала популярности идей локализации и их последующей дискредитации в глазах ученых. Потребовались работы Поля Брока во Франции, Дэвида Ферриера в Англии и других исследователей-новаторов XIX века, чтобы стало ясно, что по крайней мере некоторые аспекты мозговой деятельности как-то связаны с определенными структурами, поскольку повреждение этих структур приводит к более или менее специфическим функциональным дефектам — от паралича двигательного аппарата до утраты речи. Однако такие исследования породили уже тогда и продолжают порождать в наше время серьезную концептуальную проблему: можно ли делать выводы о работе здорового мозга, изучая ее нарушения в результате травмы или болезни? Очень многие сомневаются в этом. При более холистических представлениях о функционировании мозга как работе интегрированной системы попытки получить полезную информацию о нормальных процессах, изучая патологию, кажутся неубедительными.

Функция познается по дисфункции

Читатель, я полагаю, уже понял, что значительная часть наших знаний по классификации и биологии проявлений человеческой памяти основана на изучении ее расстройств. Конечно, такие исследования были продиктованы прежде всего потребностями медицины: известно множество состояний, начиная от болезни Альцгеймера до мозговых травм, инсульта, опухолей или эпилепсии, которые сопровождаются нарушениями памяти. Понимание их природы может помочь если не в лечении, поскольку во многих случаях лечебных средств пока нет, то хотя бы в поиске потенциальных подходов к реабилитации. Но, как я уже подчеркивал, при состояниях вроде болезни Альцгеймера и синдрома Корсакова происходят общие дегенеративные изменения мозга и психических функций; расстройства памяти тоже имеют общий, неспецифический характер. Тем не менее известно немало различных поражений отдельных областей мозга, которые приводят к весьма специфическим нарушениям памяти. Благодаря этому появляется возможность как бы приоткрыть окно, позволяющее взглянуть на работу мозга. Более того, современные технические достижения придают таким наблюдениям особый интерес. В прошлом можно было оценить состояние памяти у больного с поврежденным мозгом, но часто нельзя было установить связь ее расстройства с размерами повреждения, так как не удавалось определить их при жизни: исследование мозга приходилось отложить до смерти больного. В наше время КТ (компьютерная томография), ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография) и многие другие методы сканирования позволяют прижизненно исследовать различные параметры состояния мозга, в частности выявлять зоны поражения клеток. Это дает возможность значительно ближе подойти к достижению целей интегрированной нейропсихологии. В конце этой главы я вернусь к вопросу о познавательных возможностях новых методов.

Прежде чем переходить к более подробному обсуждению результатов проведенных исследований, необходимо рассмотреть сущность проблемы интерпретации, касающейся их всех. Изучая работу поврежденного мозга, пытаются вывести заключение о функционировании интактного органа. При этом считают, что если известно, какая структура мозга поражена у больного с определенным дефектом памяти, то у здорового человека именно эта область мозга ответственна за нарушенную функцию. Однако в такой логике есть явные слабые места, хорошо подмеченные несколько лет назад в известной аналогии психолога Ричарда Грегори[6]. Если из приемника вынуть какой-то транзистор, приемник не будет издавать никаких звуков, кроме свиста, но это вовсе не значит, что назначение транзистора в исправном аппарате — подавлять свист. Если кто-то изучает приемник без транзистора — он изучает систему без одного компонента, а отнюдь не отсутствующий компонент.

Но то, что верно в случае приемника, лишь частично относится и к мозгу, ибо сломанный приемник остается сломанным — он не пытается сам себя починить. Но как раз это старается сделать мозг и его обладатель — человек. В отличие от радиоприемника мозг — пластичная система с большими функциональными резервами (избыточностью). Пластичность означает, что хотя в случае разрушения отдельных мозговых нейронов в результате инсульта или травмы они не восстанавливаются (по крайней мере у взрослых людей), однако окружающие клетки могут расти и выпускать новые отростки, что обеспечивает частичную компенсаторную перестройку всей системы. Это означает также, что на последствиях повреждения одного участка могут сказываться результаты повреждения другой области, даже весьма отдаленной. Под избыточностью понимают наличие в мозгу областей, способных хотя бы частично брать на себя функцию, утраченную в результате повреждения другой области. Кроме того, обладание мозгом означает, что человек, желающий достичь определенной цели (например, вспомнить что-то), в случае блокирования нужного механизма будет искать новую стратегию вспоминания. (Пример — разные способы, к которым мы прибегаем, чтобы вспомнить забытое имя: перебираем буквы алфавита, стараемся представить лицо человека или связать его имя с обстоятельствами последней встречи, т. е. пользуемся всеми приемами вспоминания, обсуждавшимися в предыдущей главе.)

Эти качества от природы свойственны мозгу и обладающему им человеку; они составляют часть целого, которое делает нашу жизнь столь богатой и сложной, и потому должны радовать нас.

Тот факт, что иногда они затрудняют познание функции по дисфункции, — это всего лишь одна из второстепенных проблем. Ни на минуту не упуская из вида подобные проблемы, я хотел бы рассмотреть теперь, что дает изучение больных с расстройствами памяти.

Дыры в голове — дыры в памяти

Вероятно, из всех больных амнезией в истории нейропсихологии лучше всего изучен один канадец, известный в научном мире под инициалами Х.М. На результатах исследований памяти Х.М. сделали научную карьеру несколько видных теперь нейропсихологов. Поэтому стоит особо упомянуть, что X. М. не жертва инсульта или случайной мозговой травмы; его состояние явилось следствием запланированной хирургической операции, проведенной теми самыми людьми, которые потом и начали изучать нарушения памяти у этого больного. Х.М. страдал эпилепсией, и в 1953 году, когда ему было 27 лет, он был оперирован с целью (которая, как утверждают, была достигнута) облегчить симптомы болезни. Операция состояла в удалении значительных участков, включая передние две трети гиппокампа, миндалевидное ядро и часть височной доли, т. е. областей, роль которых в процессах памяти не была в то время известна [14].

Рис. 5.1. Головной мозг человека. При взгляде, как сказать, извне видны два массивных симметричных полушария, поверхность которых представляет собой кору мозга с многочисленными извилинами, состоящую из плотно упакованных нейронов (серого вещества). Отдельные области коры ответственны за разные функции, от приема сенсорной информации (зрительной, обонятельной, тактильной) до посылки двигательных команд. Для нас наиболее важна область, называемая височной долей, так как она связана с различными аспектами памяти. Именно эта область подвергалась стимуляции в опытах Пенфилда. За полушариями мозга расположен мозжечок, функция которого, помимо прочего, состоит в тонкой координации движений. От головного мозга отходит спинной мозг, от которого нервные волокна направляются к периферическим участкам тела.

Важнейшие структуры мозга показаны на рис. 5.1-5.3. Эти области, особенно гиппокамп, представляют собой образования сложной формы с плотно упакованными нервными клетками. Поскольку в дальнейшем мне придется не раз говорить о них, нелишне будет указать их расположение. Я не собираюсь выступать здесь в роли гида, ведущего туристов по лабиринту человеческого мозга, так как это не нужно для моих целей; еще меньше я склонен вдаваться в объяснение причудливых латинских названий, присвоенных некоторым структурам нейроанатомами. Делаю исключение только в одном случае, так как без этого нельзя обойтись при первом знакомстве с гиппокампом: его название (hippocampus) по-латыни означает морского конька, что объясняется отдаленным сходством с изогнутым хвостом этой прелестной рыбки.

Рис. 5.2. Разрез мозга по срединной плоскости. Здесь видны некоторые внутренние структуры, лежащие ниже коры больших полушарий.

Рис. 5.3. Гиппокамп. При таком горизонтальном разрезе через мозг обнажается гиппокамп. На рисунке воспроизведена трехмерная структура гиппокампа и примыкающих к нему образований, чтобы можно было лучше представить себе их расположение, форму и размеры.

Удаление упомянутых выше частей мозга имело катастрофические последствия для больного Результаты испытания умственных способностей, не требующих большого участия памяти, оставались удовлетворительными, и он по-прежнему помнил события, имевшие место задолго до операции, частично утратив лишь воспоминания о непосредственно предшествовавшем ей периоде. Однако у него полностью исчезла способность включать новую информацию в долговременную память. Оперативная память на текущие события осталась незатронутой.

Через четырнадцать лет после операции психолог Бренда Милнер, особенно тщательно изучавшая состояние больного на протяжении всего этого периода, писала: Он все еще не узнает тех соседей или близких друзей семьи, которые познакомились с ним уже после операции..., хотя уверенно и точно указывает день своего рождения; он всегда преуменьшает свой возраст и совершенно не способен правильно определять [текущие] даты... Однажды он заметил: «Каждый день проходит сам по себе, какие бы радости или печали он ни приносил». У нас создается впечатление, что многие события стираются в его памяти еще задолго до конца дня. Он часто по собственной инициативе говорит о своем состоянии одно и то же, как о «чем-то вроде пробуждения от сна». Видимо, оно похоже на состояние человека, который только что начинает осознавать окружающее, но еще не вполне понимает, что происходит... Х.М. было гарантировано трудоустройство... участие в выполнении довольно монотонной работы... Типичный пример — размещение в витрине зажигалок на картонных подставках. Заслуживает внимания, что он не мог описать место и характер своей работы или дорогу, по которой его ежедневно возили... [15].

После X. М. сходные наблюдения проводились над другими больными. Один из них, Н. А., бывший авиационный техник, получил мозговую травму в результате несчастного случая в 1959 году, когда ему был 21 год. В левую половину его мозга через ноздрю проникло острие фехтовальной рапиры, повредив, в частности, таламическую область, которая оставалась интактной у X. М. Как и последний, Н. А. хорошо помнил все события, предшествовавшие травме, но лишь эпизодически припоминал то, что происходило в последующие тридцать лет. По сообщению Ларри Сквайра, он жил дома под присмотром матери, оставаясь бодрым и доброжелательным, но затруднялся вспомнить, «что происходило часом или днем раньше». Его прическа соответствовала моде 1959 года, и «недавно он упомянул имя Берри Грейбл, по-видимому, считая ее современной кинозвездой». «По первому впечатлению Н. А. совершенно нормальный человек», однако он забывает имена, приемы пищи или то, что надел новое платье. Жизнь его организована таким образом, чтобы свести к минимуму последствия потери памяти; по словам матери, «все, что его окружает, призвано служить напоминанием... Чтобы ориентироваться, нужно что-то вспоминать» [16].

При исследовании памяти больных, подобных X. М., Н. А. и другим, в условиях лабораторных психологических тестов, а не в повседневной жизненной обстановке, выявляется целый набор сходных нарушений. Прежде всего, у них всегда страдает декларативная, а не процедурная память. Мозговая травма не ведет к утрате заученных двигательных навыков. Как правило, по-видимому, сохраняется и устоявшаяся долговременная память, а также оперативная память. Таким образом, ухудшается в основном кратковременная декларативная память, что заставляет предполагать блокаду передачи информации из оперативного хранилища в долговременное. Количественная оценка этого нарушения в современных, более сложных вариантах теста Эббингауза выявляет у больных как общие черты, так и весьма характерные различия. Например, Х.М. гораздо хуже, чем Н.А., помнил изображения, тогда как способность обоих больных помнить слова была ослаблена примерно одинаково.

Другой поразительной общей чертой всех таких больных является потеря декларативной памяти при сохранности процедурной. Один из впечатляющих тестов при наблюдениях над Х.М. состоял в обучении его на протяжении нескольких дней решать задачу, требовавшую известных навыков и проявлений памяти. Это игра, называемая «ханойской башней». Испытуемый получает доску с тремя вертикальными стержнями, на которые нанизаны кольца разного диаметра. Задача состоит в том, чтобы, перемещая кольца, за минимальное число «ходов» построить на каждом стержне пирамиду, в которой кольца лежали бы одно на другом в порядке уменьшения их размера от основания к вершине. При этом действует ограничение: нельзя класть большее кольцо поверх меньшего. Всякий раз, когда X. М. предлагали эту задачу, он говорил, что никогда раньше не сталкивался с ней. Однако в ряду повторных проб его результаты постепенно улучшались. Таким образом, процедурная память опровергала его слова, основанные на свидетельствах декларативной памяти.

На первый взгляд кажется в высшей степени странным, что разобщение двух форм памяти у больного зашло столь далеко — что он мог обучаться определенному навыку и совершенствовать свои действия, не осознавая, как это происходит, не отдавая себе отчета, что он повторяет упражнение, которое делал еще вчера. Однако это весьма обычное явление у такого рода больных, и его нередко удается выявить при достаточной изобретательности исследователя. Из этого неизбежно следует вывод, что процессы процедурной и декларативной памяти не только вообще локализованы, но и связаны с разными отделами мозга. Поскольку, по-видимому, очень трудно потерять процедурную память и сравнительно легко лишиться декларативной, вполне возможно, что обе эти формы имеют разные по биохимической, физиологической и анатомической природе хранилища. Но к этому придется вернуться несколько позднее.

Попытки объяснить все эти сходства и различия процессов памяти основываются на анализе последствий разных по точной локализации, но перекрывающихся повреждений у отдельных больных. Так, у X.М. травма в равной степени затронула обе половины мозга, а у Н.А. коснулась только левого полушария, которое в большей мере имеет дело с словесной, нежели с образной информацией. У обоих этих лиц и у других обследованных больных нарушены нервные пути, включающие гиппокамп и таламус, которые входят в так называемую лимбическую систему. Однако сложность заключается в том, что у каждого больного повреждения мозга в клиническом отношении уникальны. Это не результат контролируемого эксперимента, а непредусмотренные случаи, слишком редкие, чтобы делать на их основании такие же обобщения, как в отношении болезни Альцгеймера или синдрома Корсакова. Стремление нейропсихологов связать наблюдаемые эффекты с определенными структурами и проводящими путями мозга привело в последние годы к попыткам моделировать отдельные типы поражений в экспериментах на обезьянах. Эти эксперименты дали ценные сведения о мозговых механизмах таких расстройств, но привели к острым конфликтам этического плана по вопросу о правомерности преднамеренного повреждения мозга у обезьян с целью лучшего познания процессов, происходящих в человеческом мозгу.

Окна в мозг

Для того чтобы продвинуться в понимании мозговых механизмов памяти дальше подробного изучения последствий травм или врачебных ошибок, нужно иметь возможность заглянуть в мозг человека, когда он чему-то обучается или что-то вспоминает. Сама эта мысль еще совсем недавно казалась несбыточной утопией какого-нибудь сочинителя научной фантастики или философа (они постоянно рассуждают о фантастической машине под названием «цереброскоп»). Однако в последнем десятилетии становится почти реальным то, что некогда казалось немыслимым. Сейчас разработаны новые методы получения изображений мозга, либо неинвазивные, либо почти неинвазивные[7], которые начинают открывать желаемую перспективу.

Однако самые ранние исследования такого рода никак нельзя было назвать неинвазивными. Я уже упоминал, что в результате операции с целью уменьшить проявления эпилепсии у X.М. был разрушен гиппокамп. Многие годы такой подход оставался стандартным методом лечения некоторых форм этого заболевания (очаговой эпилепсии). Очаговая эпилепсия начинается с возникновения волны электрической активности в относительно небольшой группе нейронов, откуда она распространяется на обширную область мозга. Нейрохирургическая методика состоит в определении локализации клеток, индуцирующих эту активность, и их изоляции, т. е. устранении их связей с другими отделами мозга с целью предотвратить распространение электрической волны. Этот метод связан прежде всего с именем Уайлдера Пенфилда — нейрохирурга из Монреаля. По крайней мере на начальном этапе его применения, в пятидесятые годы, для выявления эпилептогенного очага обнажали поверхность мозга и исследовали ее с помощью электродов, через которые пропускали ток для стимуляции ближайших нейронов. В моем описании это выглядит гораздо страшнее, чем на самом деле. В мозгу нет болевых рецепторов, поэтому все манипуляции после разреза кожи и вскрытия черепной коробки безболезненны. Операцию можно проводить под местной анестезией, и больной может сообщать хирургу об испытываемых при электростимуляции ощущениях.

В ходе лечения этим способом более 1100 больных, преимущественно в пятидесятых годах, Пенфилд и его сотрудники с помощью электродов обследовали значительную часть поверхности мозговой коры. Стимуляция одних зон давала сенсорные ощущения, стимуляция других вызывала двигательные реакции, и Пенфилду удалось показать, что вся поверхность тела как бы «спроецирована» на кору. Карты таких проекций неизменно приводятся теперь в любой книге о мозге. Но сейчас меня интересуют не сами карты, а переживания, о которых сообщали больные, когда Пенфилд раздражал у них ту или иную зону правой и левой височной доли мозга (см. рис. 5.2). Стимуляция вызывала слуховые, зрительные и комбинированные зрительно-слуховые ощущения; больные слышали голоса и музыку, видели людей и разнообразные сцены, у них возникали определенные мысли, воспоминания из прошлой жизни и зрительные образы. Это было не у всех больных и не при всех видах стимуляции, однако исследователей особенно волновали сообщения пациентов о пробуждении воспоминаний, ранее остававшихся скрытыми.

Такие воспоминания были подобны галлюцинациям или сновидениям. Часто вначале появлялись смутные или неполные образы, но при дальнейшей стимуляции они становились все более четкими, пока не превращались в целые эпизоды, вновь переживаемые больными, как если бы «моментальные фотографии» эйдетической памяти переводились на кинопленку и просматривались на экране. Некоторые больные описывали их как «сны», в которых слышались «голоса людей» или виделось «много народу... в столовой; кажется, там же была моя мать». Иногда такие описания носят очень общий характер («собака гонится за кошкой»), в других случаях они гораздо более конкретны («я слышу смех... это мои кузины Бесси и Энн де Вельё», «мать по телефону просит мою тетку зайти к нам вечером») [17].

На основании этих наблюдений тут же был сделан вывод, что следы памяти хранятся в височной доле и их можно пробуждать раздражением соответствующих участков. Тем не менее интерпретация таких данных представляет значительные трудности. Во-первых, тот факт, что стимуляция какой-то области вызывает данное воспоминание, не означает, что оно здесь и «хранится». Можно представить себе, что электростимуляция данного участка приводит к возбуждению его клеток, заставляя их в свою очередь сообщаться с другими зонами, которые и служат «истинными» местами хранения. Во-вторых, еще важнее решить, будет ли результат такой стимуляции «подлинным» воспоминанием о действительном событии или же своего рода «вымыслом», чем-то вроде сновидения или галлюцинации. Сам характер сообщений не позволяет делать уверенных выводов. Наблюдения Пенфилда остаются чрезвычайно интересными, но окончательная интерпретация их пока невозможна.

Рис. 5.4. Изображение мозга, полученное с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР). На рисунке показан фронтальный разрез мозга здорового молодого человека, полученный с помощью неинвазивного метода ЯМР. Темные области в центре (III и IV) — желудочки, HF — гиппокамп, РНО — извилина аммонова рога, TL — височная доля. Штрихи справа расположены через 1 см. У больных с синдромом Корсакова эта область заметно атрофирована, а желудочки увеличены. При некоторых других формах амнезии височная доля повреждена и уменьшена в размерах. (Фото любезно предоставил Лэрри Сквайр; из L.R. Squire, D.G. Amarel, G-A. Press, J. Neurosci., 1990, 10, р. 3106-3117.)

Поразительные достижения двух последних десятилетий в регистрации мозговой активности и в самом деле обещают воплотить в жизнь мечту о «цереброскопе», который поможет дальнейшему развитию исследований, находящихся пока на стадии предварительных поисков.

Мозг как физиологическая система на клеточном и химическом уровнях чрезвычайно динамичен. Активные нейроны нуждаются в больших количествах глюкозы и кислорода, и развитая система кровоснабжения мозга в любой момент должна доставлять эти вещества туда, где они всего нужнее. Работа нервных клеток — это электрическая активность, и генерируемый биологическими механизмами ток течет через мозг регулярными и вместе — с тем изменчивыми, как на море, волнами. Кроме того, в силу физической природы электричества протекающий ток создает магнитное поле, перпендикулярное к его направлению. Все эти свойства мозга открывают возможности для получения его изображений. В любой сканирующей системе на поверхности головы размещают по определенной схеме детекторы, причем их может быть тем больше, чем меньше их размеры. В некоторых случаях число различных детекторов достигает 124. Каждый детектор регистрирует возникающие в мозгу сигналы; почти (но не абсолютно) одновременное поступление сигналов на разные детекторы позволяет определять локализацию их источников. Затем компьютерные системы составляют карты «срезов» через мозг в соответствующих координатах, а получаемые черно-белые изображения условно перекодируются компьютером в цветные для облегчения их визуального анализа. Одна из таких карт показана на рис. 5.4.

Применяемые методы различаются природой регистрируемого сигнала, разрешающей способностью в пространстве и временем, за которое можно получить сигнал. Наиболее известен метод, сокращенно называемый ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография, где «томография» означает избирательное выделение сигналов из параллельных «срезов» с помощью компьютера). Он основан на введении короткоживущих и, по-видимому, неопасных радиоактивных изотопов в кровяное русло с последующей регистрацией их распределения в мозгу по испускаемым позитронам на протяжении примерно получаса после инъекции. Это напоминает методику радиоизотопного мечения, которую я применяю в моей лаборатории и уже описал в главе 2. В зависимости от используемого изотопа ПЭТ позволяет картировать распределение в мозгу крови, кислорода или глюкозы. Если испытуемому предлагают то или иное задание, например произвести несложные вычисления или заучить отрывок из стихотворения, ПЭТ «высвечивает» участки мозга, более активные при умственной работе, чем в состоянии покоя. Чтобы получить изображение методом ПЭТ, требуется довольно много времени, зато разрешающая способность выше, чем у многих других методов, поскольку на снимках можно различать участки мозга объемом примерно в половину кубического сантиметра (но даже в таком объеме умещаются десятки миллионов клеток). Однако методы такого рода нельзя считать полностью неинвазивными, так как они требуют введения изотопов.

В отличие от этого метод магнитнорезонансного сканирования (МРС) абсолютно неинвазивен и выявляет сигналы, зависящие от атомных свойств индивидуальных молекул. Он позволяет измерять сигналы только тех молекул, которые присутствуют в тканях в больших количествах (например, молекул воды), и отличается довольно слабой разрешающей способностью в пространстве, но зато обеспечивает очень быстрое получение изображений — всего за несколько миллисекунд. Таким образом, малое пространственное разрешение компенсируется очень большим временным. Едва ли не самая перспективная новая методика, сокращенно называемая «сквид» (применение сверхпроводящих магнитометров), выявляет очень слабые магнитные поля (не более одной миллиардной доли магнитного поля земли), генерируемые в результате электрической активности мозга. Правда, предстоит еще решить немало технических и теоретических вопросов, прежде чем можно будет практически использовать «сквид» в нейробиологии.

Между тем МРС и ПЭТ стали уже рутинными методами обследования больных и широко применяются в исследовательской работе. Именно МРС позволило Сквайру получить прямые доказательства связи специфических проявлений амнезии у бывшего авиационного техника Н.А. с повреждением гиппокампа и таламуса. Но, пожалуй, самые интересные сведения дает ПЭТ благодаря своей высокой разрешающей способности. Применение ее в клинических условиях позволяет определять места поражения мозга, а также участки, компенсирующие дефекты, когда функцию пораженной области берут на себя другие отделы мозга и больной вновь обретает утраченную способность.

Получаемые изображения поистине красивы и впечатляющи и как бы открывают окно в мозг, о чем нельзя было даже подумать еще несколько лет назад. Тому, кто их впервые видит, трудно удержаться от мысли, что они, возможно, позволят ответить на любые вопросы, касающиеся функции мозга и ее связи с психическими процессами. Однако все не так просто. Демонстрация активности в какой-то области мозга во время обучения или запоминания не дает твердых оснований считать, что именно здесь и откладываются следы памяти. Их «хранилище» может находиться совсем в другой части мозга, для активации которой не требуется усиленного притока глюкозы; не исключено, что мы видим не саму действующую нейронную сеть, а лишь ее периферические устройства. Данные о повышенной утилизации глюкозы и кислорода сами по себе ничего не говорят о деталях молекулярных механизмов происходящего процесса. И, что еще важнее, если рассуждать на менее механистическом уровне, они ничего не могут нам сказать о значении, или содержании, наблюдаемого процесса, о правилах перевода с языка сознания на язык мозга и обратно. В лучшем случае все эти данные могут подсказать, где именно в мозгу следует искать Розеттский камень, но не помогут ни расшифровать иероглифы, ни прочесть написанное. Для этого нужен другой подход.