Как работает память. Наука помнить и искусство забывать

1

Основные принципы формирования памяти

Японский пенсионер Акира Харагучи, бывший инженер, в возрасте 69 лет – у большинства людей такой возраст ассоциируется со скидками для пожилых и ослаблением памяти – запомнил число «пи», бесконечную непериодическую десятичную дробь, с точностью до 111 700 знаков после запятой. То есть к числу 3,14159… нужно приписать еще 111 695 знаков. Запомнил и воспроизвел по памяти! Если вы скажете, что это невероятно, я с вами соглашусь. Несомненно, вы считаете Харагучи вундеркиндом. А может, математическим гением или ученым. Ничего подобного. Он обычный человек со здоровым стареющим мозгом, и это указывает на нечто еще более невероятное – ваш мозг тоже способен запомнить 111 700 знаков числа «пи».

Мы можем научиться чему угодно и запомнить все что угодно – уникальный голос своего ребенка, лицо нового друга, место, где оставили машину, первый самостоятельный поход в магазин за сметаной в четырехлетнем возрасте, слова последней песни Тейлор Свифт. Взрослый человек в среднем помнит произношение, написание и значение от 20 000 до 100 000 слов. Шахматисты запоминают приблизительно 100 000 возможных ходов. Концертирующие пианисты, способные исполнить третий фортепьянный концерт Рахманинова, держат в памяти сочетание почти из 30 000 нот. И они же могут наизусть сыграть Баха, Шопена или Шумана.

Наша память способна хранить любую информацию, как обладающую глубоким смыслом, так и бессмысленную, простую и сложную, а ее объем, похоже, бесконечен. Мы можем попросить свой мозг запомнить все что угодно. И при соответствующих условиях он запомнит.

Как наш мозг все это проделывает? Что такое память с точки зрения неврологии? Как она формируется? Где хранятся воспоминания? И как мы их извлекаем?

Формирование памяти в буквальном смысле изменяет мозг. Любое ваше воспоминание – это результат долговременных физических изменений в мозге, которые являются ответом на восприятие. Мы движемся от незнания к знанию, когда грядущий день становится уже прожитым. И для того чтобы завтра вспомнить события сегодняшнего дня, ваш мозг должен измениться.

Как же он меняется? Сначала сенсорный, эмоциональный и фактический элементы опыта воспринимаются через органы чувств. Вы видите, слышите, воспринимаете запахи, ощущаете вкус, осязаете.

Представим, что сегодня первый вечер лета и вы расположились на пляже с близкими друзьями и их семьями. Вы видите, кроме всего прочего, как ваши дети играют в футбол на песке, а небо расцвечено роскошным закатом. Из переносной колонки доносится «Рождена такой», одна из ваших любимых песен Леди Гаги. К вам подбегает дочка; она плачет, указывая на покрасневшую лодыжку. Ее только что обожгла медуза. К счастью, ваш друг захватил с собой размягчитель мяса; вы делаете из размягчителя пастообразную смесь, втираете вашей дочери в ногу, и боль почти мгновенно проходит. Вы вдыхаете соленый запах океана и дым костра. Вы наслаждаетесь вкусом охлажденного белого вина, свежих устриц и липкого сладкого смора. Вы счастливы.

Дети, играющие в футбол, не имеют никакого отношения к Леди Гаге или медузе, пока эти отдельные мимолетные впечатления не будут связаны друг с другом. Для того чтобы превратиться в воспоминания, которые вы затем будете извлекать из памяти – Помнишь тот первый летний вечер, когда мы ели устриц и смор, слушали Леди Гагу, а дети играли в футбол на пляже, и маленькую Сюзи обожгла медуза? – вся эта ранее не связанная нервная деятельность должна сложиться в единый паттерн. Затем этот паттерн сохраняется с помощью структурных изменений в связях между участвующими в этой деятельности нейронами. Долговременные изменения нейронной архитектуры и связей между нейронами впоследствии могут воспроизводиться – то есть вспоминаться – посредством активации сформировавшейся нейронной цепи. Это и есть память.

Процесс формирования памяти можно разделить на четыре главных этапа. Сначала происходит кодирование. Мозг берет изображения, звуки, информацию, эмоции и смысл того, что вы воспринимаете, и переводит на язык нервной системы. Следующий этап – консолидация. Мозг объединяет прежде не связанную нервную деятельность в единый паттерн ассоциированных связей. Хранение. Этот паттерн активности поддерживается с помощью постоянных структурных и химических изменений в данных нейронах. Извлечение. Теперь, активируя эти ассоциированные связи, вы можете мысленно вернуться к тому, чему вы научились и что испытали, осознать и вновь пережить это.

Для формирования долговременной памяти, из которой информация извлекается осознанно, необходимы все четыре этапа. Вы должны поместить информацию в мозг. Вы должны связать эту информацию. Вы должны хранить взаимосвязанную информацию с помощью устойчивых изменений в мозге. А затем вы должны извлечь нужную информацию, когда хотите получить к ней доступ.

Каким образом набор прежде не связанных актов нервной активности объединяется во взаимосвязанную нейронную сеть, которую мы воспринимаем как единичное воспоминание? Точный механизм нам неизвестен, но мы много знаем о том, где это происходит. Информация, содержащаяся в опыте, который накапливает мозг, – сенсорное восприятие, язык, кто, что, где, когда и почему – объединяется в отделе мозга под названием «гиппокамп».

Гиппокамп – структура в центре мозга, по форме напоминающая морского конька – играет важную роль в консолидации памяти. Что это значит? Гиппокамп связывает воспоминания. Ткет полотно памяти. Что произошло? Где и когда это было? Что это значит? Какие чувства у меня оно вызывает? Гиппокамп объединяет все эти отдельные фрагменты информации, поступающие из разных отделов мозга, соединяя в доступный для извлечения блок связанных данных, нейронную сеть, стимуляция которой приводит к тому, что мы переживаем как воспоминание.

Таким образом, гиппокамп необходим для формирования любых новых воспоминаний, которые вы затем сможете сознательно извлекать. При повреждении гиппокампа страдает способность создавать новые воспоминания. Болезнь Альцгеймера начинает свое наступление именно с гиппокампа. В результате первые симптомы заболевания проявляются в том, что человек забывает, что происходило сегодня или что он говорил несколько минут назад, снова и снова повторяя ту же историю или вопрос. При болезни Альцгеймера повреждение гиппокампа препятствует формированию новых воспоминаний.

Более того, консолидация, которой управляет гиппокамп, представляет собой зависящий от времени процесс, и его можно нарушить. Формирование воспоминаний, которые можно извлечь завтра, на следующей неделе или через двадцать лет, требует ряда событий на молекулярном уровне, которые занимают некоторое время. Если в течение этого периода что-то помешает обработке гиппокампом формирующихся воспоминаний, память может ослабнуть и даже быть полностью утеряна.

Представьте себя боксером или футболистом, получившим удар по голове. Если бы я интервьюировала вас сразу после травмы, вы смогли бы рассказать мне об ударе, об игре, сообщить подробности случившегося. Но если я начну расспрашивать вас на следующий день, вы можете не вспомнить о том, что произошло. Информация, которая только начинала объединяться гиппокампом в процессе формирования нового воспоминания в долговременной памяти, была повреждена и полностью не консолидировалась. Удар по голове вызвал амнезию. Воспоминаний не осталось.

Именно повреждением гиппокампа, по всей видимости, объясняется, почему Тревор Рис-Джонс, телохранитель принцессы Дианы и единственный выживший в автомобильной аварии, в которой много лет назад погибла она сама и Доди аль-Файед, не может вспомнить подробности того, что происходило непосредственно перед аварией. Он получил тяжелую травму головы, и ему потребовалось множество операций и около 150 титановых пластинок для восстановления лица. Разные элементы восприятия событий непосредственно перед аварией не были полностью объединены гиппокампом до повреждения мозга, и поэтому они не сохранились в памяти. Воспоминания о том, что произошло, просто не успели сформироваться.

А что происходит, если у человека вообще отсутствует гиппокамп? Самым известным в истории нейробиологии был случай Генри Молисона, или пациента Г. М. (HM) – под таким именем он фигурировал в тысячах статей, описывавших его случай на протяжении больше 50 лет. В детстве Генри упал с велосипеда и получил травму черепа. Точно неизвестно, что стало причиной его эпилепсии, травма или наследственность, но с десяти лет он страдал от регулярных приступов. 17 лет спустя, устав от безжалостной и не поддающейся лекарственной терапии болезни, он в поисках облегчения решился на радикальные меры. 1 сентября 1953 года, когда Генри было 27 лет, ему была проведена экспериментальная операция на мозге.

В 1953 году в неврологии и психиатрии все еще широко применялись хирургические методы, в том числе лоботомия; такие процедуры предполагали грубое удаление или иссечение определенных участков мозга с целью лечения психических и неврологических заболеваний, в том числе биполярного расстройства, шизофрении и эпилепсии. Сегодня такие операции считаются нелепыми, варварскими и неэффективными, но в те времена их регулярно проводили уважаемые нейрохирурги. Рассчитывая избавить Генри от эпилептических припадков, нейрохирург Уильям Сковилл удалил ему гиппокамп вместе с окружающей мозговой тканью обоих полушарий.

Результат оказался не таким уж плохим. Припадки у Генри почти прекратились. Операция не нанесла ущерба его личности, интеллекту, речи, двигательной функции и способности к восприятию. То есть в этом отношении вмешательство было успешным. Однако одна напасть сменилась другой. На протяжении следующих 55 лет, до самой смерти в 82-летнем возрасте, Генри мог запомнить любую новую информацию или опыт не больше чем на несколько секунд. У него перестала формироваться долговременная память, то есть сознательно сохраняемые и извлекаемые воспоминания.

Он снова и снова читал одни и те же журналы и смотрел одни и те же фильмы, каждый раз словно впервые. Каждый день он приветствовал своего лечащего врача и психолога, который за ним наблюдал, как будто видит их в первый раз. Канадский психолог Бренда Милнер изучала Генри больше 50 лет, и за все это время он ни разу ее не узнал. Он не запоминал новые слова. Все, что добавилось к нашему лексикону после 1953 года – такие слова, как гранола, джакузи, лэптоп и эмодзи, – оставалось для него абсолютно незнакомым. Он мог помнить число несколько минут, если мысленно произносил его снова и снова, но, как только прекращал это делать, число навсегда исчезало из памяти. Более того, Генри не помнил, что его просили запомнить какое-то число. Через несколько минут он напрочь забывал все, что с ним происходило.

Любая новая текущая информация, на которую вы обратили внимание, которая показалась вам интересной, необычной, удивительной, полезной, значимой, то есть достойной запоминания, будет обработана гиппокампом для закрепления в памяти. Гиппокамп периодически активирует участки мозга, имеющие отношение к тому, что нужно запомнить, пока там не сформируются устойчивые взаимосвязанные паттерны активности, соединенные вместе.

Гиппокамп необходим для формирования новых воспоминаний, но хранятся они в другом месте. Где именно? В разных местах. Они распределены между отделами мозга, которые получали исходные данные. В отличие от сенсорного восприятия и движения, за которые отвечают конкретные зоны мозга, у нас нет специализированных нейронов для хранения информации, то есть коры памяти. Зрение, слух, обоняние, осязание и движение – все эти функции ассоциируются с определенными участками мозга. В затылочной доле располагается зрительная кора, нейроны которой обрабатывают все, что видят наши глаза. У нас есть слуховая кора, отвечающая за слух, и обонятельная кора, с помощью которой мы воспринимаем запахи. Боль, температура, прикосновения – вся эта информация обрабатывается соматосенсорной корой, расположенной в области макушки. Чтобы вы пошевелили большим пальцем ноги, активизируется определенная группа нейронов моторной коры.

Память устроена иначе. Вспоминая что-либо, мы не извлекаем это из «банка памяти». Его просто не существует. Долговременная память не хранится в одном конкретном участке мозга.

Память распределена по всему мозгу в паттерне нервной активности, которая была стимулирована при первом восприятии события или информации. Воспоминание о вчерашнем ужине требует активаций того же набора отдельных нейронов, которые получали первоначальные данные восприятия трапезы, выделяли их как заслуживающие внимания и обрабатывали. Теперь, когда активизируется часть памяти о вчерашнем ужине – например, кто-то спрашивает вас, бывали ли вы когда-нибудь в Trattoria Il Panino в северной части Бостона, – вопрос вызывает активацию связанной сети нейронов, и вы вспоминаете большую часть того или даже все, что произошло за ужином. Погода была хорошей, и мы с моим приятелем Тиффом пошли туда пешком. За ужином Джон учил нас разговорному итальянскому. Я ела ризотто с грибами. Delizioso!

Физически память существует в нашей голове в виде нейронной сети ассоциаций. Моя бабушка умерла от болезни Альцгеймера в 2002 году. Когда я ее вспоминаю, в моем мозге активизируются определенные участки визуальной, слуховой и обонятельной коры: возникает ее образ, звуки ее смеха, запах тушеных зеленых перцев с луком, которые она почти каждый день готовила на обед; я также помню красный ковер в гостиной, барабаны на чердаке, жестяную коробку с итальянским вафельным печеньем на кухонном столе и так далее.

Когда мы что-то вспоминаем, то снова активизируем разные элементы информации, полученной раньше и соединенной в единый блок. Визуализация мозга с помощью функциональной МРТ позволяет увидеть акт извлечения из памяти. Когда испытуемого, помещенного в сканер, просят что-то вспомнить, исследователи в буквальном смысле видят, как он «роется в памяти» в поисках информации, которую нужно извлечь. Сначала регистрируется перемещение активности по всему мозгу. Но, когда паттерн активности в мозге совпадает с паттерном нейронной активности, имевшим место при первичном получении информации, он стабилизируется. И что примечательно, именно в этот момент человек говорит: «Вспомнил!»

Точно так же паттерн нервной активности, полученный при сканировании мозга, когда испытуемый вспоминает определенную фотографию, практически совпадает с паттерном, формирующимся в тот момент, когда человек действительно смотрит на ту же фотографию. Попробуйте представить Микки-Мауса. Получилось? Вы «заглянули» в свой мозг и теперь можете «видеть» Микки-Мауса. У вас активизировались отделы мозга, которые включают те же нейроны зрительной коры, которые возбуждались бы при взгляде на изображение Микки-Мауса. При извлечении зрительного образа из памяти мозг активизируется так, как будто это изображение находится прямо перед глазами. Чтобы вспомнить, что вы пережили или чему научились, мозг в первую очередь повторно активизирует те элементы, которые вы восприняли и на которые обратили внимание.

Кроме того, активация памяти о внешности Микки-Мауса в зрительной коре может привести к тому, что вы вспомните и другие характеристики этого персонажа, скажем, его голос. Таким образом, вспоминая Микки-Мауса, вы извлекаете из памяти его внешность и его голос. Активация нейронов в зрительной коре (внешность Микки-Мауса) может активизировать связанные нейроны, распределенные по всему мозгу, в том числе нейроны, как в данном примере, расположенные в слуховой коре (голос Микки-Мауса). Вы можете его видеть и слышать.

Но извлечение информации из памяти не похоже на выбор пункта из списка содержимого DVD или канала на YouTube с последующим нажатием клавиши PLAY. Мы не читаем память, как книгу, и не проигрываем ее, как кинофильм. Зрительная память – это не «галерея» на вашем смартфоне, не библиотека фотографий, каждую из которых можно увеличить или уменьшить. Вы не рассматриваете фотографию. Извлечение данных из памяти – это ассоциативная «охота на мусор», задача реконструкции, при которой активизируются множество разных, но связанных между собой зон мозга. Мы вспоминаем, а не проигрываем запись. Извлечение информации происходит тогда, когда стимулируется один отдел памяти, что вызывает активацию связанной с ним цепи памяти.

Если вы создаете и активизируете должные подсказки для извлечения информации из памяти, то сможете вспомнить первый летний вечер на пляже, когда вы ели устриц и смор, а Сюзи обожгла медуза… или даже 111 700 знаков числа «пи».

2

Обращаем внимание

Не так давно, когда мне было чуть за сорок, я приехала с полуострова Кейп-Код на Кендал-сквер в Кембридже в штате Массачусетс и оставила машину в гараже. Посмотрев на часы, я поняла, что нужно торопиться. Через несколько минут я должна была читать лекцию в двух кварталах от гаража, и мне хотелось прийти туда пораньше. Обычно я фотографирую номер уровня или буквенное обозначение ряда, чтобы потом знать, где искать машину. Но в тот раз я боялась опоздать и поспешно выбежала из гаража, не сфотографировав парковочное место и, хуже того, не зафиксировала в своем сознании, где оставила машину.

Я пришла вовремя, прочла сорокапятиминутную лекцию, ответила на вопросы, подписала книги. Все мероприятие заняло, наверное, часа полтора.