Многие фундаментальные вопросы все еще остаются без ответа, но нам уже ясно, почему бедный Генри Молисон испытал после удаления гиппокампа с обеих сторон столь тяжелую потерю памяти и, в частности, почему ему было так трудно запомнить, где находится его новый дом. Гиппокамп вместе со связанными с ним отделами мозга поддерживает нашу способность к навигации и создает основу для «когнитивных карт», существование которых предполагал Толмен.

Также легко понять, почему ранняя стадия болезни Альцгеймера так часто сопровождается проявлением признаков дезориентации. Связанные с этим заболеванием повреждения мозга часто начинаются с ЭК, в которой находится сеть нейронов решетки, а потом распространяются и на сам гиппокамп. Неудивительно, что один из первых вопросов, которые задают пациентам с симптомами деменции, – это «Как вы думаете, где вы находитесь?».

Поиск средств лечения болезни Альцгеймера (или, что было бы еще лучше, ее предотвращения) идет медленно, но расширение знаний о том, как именно мозг позволяет нам ориентироваться в пространстве, уже сейчас помогает больным лучше справляться с ее дезориентирующими эффектами. Например, архитекторы получили возможность проектировать здания, в которых пациентам легче находить дорогу. Сотрудничество нейробиологов и проектировщиков стремительно развивается, и его плоды принесут пользу всем нам – либо непосредственно, либо благодаря улучшению жизни близких нам людей.

В одном из наиболее известных экспериментов, связанных с навигацией у человека, участвовали лондонские таксисты, которым для получения лицензии необходимо заучить тысячи разных маршрутов по городу. Приобретение «Знания», как это называется на профессиональном жаргоне, – процесс чрезвычайно трудоемкий; обычно он занимает от двух до трех лет, и все равно не всем водителям удается сдать заключительный экзамен. Элеанор Магуайр и ее сотрудники продемонстрировали при помощи магнитно-резонансной томографии мозга, что задняя часть гиппокампа таксистов значительно крупнее, чем у людей из контрольной группы.

Более того, степень увеличения этой структуры зависела от длительности работы испытуемого таксистом – чем дольше, тем больше. Интересно отметить, что у водителей лондонских автобусов, проработавших в течение приблизительно такого же времени, подобных изменений объема гиппокампа не обнаружилось. Это предположительно связано с тем, что многократные поездки по одному и тому же маршруту представляют собой менее сложную навигационную задачу, чем работа водителя такси.

Из результатов, которые получила Магуайр, следует, что размеры гиппокампа зависят от того, насколько интенсивно мы его «упражняем» – другими словами, от того, как часто наши занятия приводят его в действие. Если мы подолгу используем свою пространственную память для навигации, гиппокамп будет увеличиваться, и наоборот. В соответствии с этим принципом «используй, или потеряешь» некоторые исследователи предположили даже, что по мере старения нам следует стараться как можно активнее использовать свою пространственную память – а не полагаться все время на GPS, – потому что это может уменьшить опасность развития заболеваний, подобных болезни Альцгеймера, а также защитить нас от обычного возрастного ухудшения навигационных способностей.

Эта теория привлекает повышенное внимание прессы, но пока что, по-видимому, нет никаких данных, непосредственно подтверждающих ее. Я спросил Мартина Россора, директора Британской программы исследования деменции, и его коллегу Джейсона Уоррена, считают ли они, что уменьшение гиппокампа из-за недостаточного использования способно увеличивать вероятность развития болезни Альцгеймера.

Россор высказался осторожно. Он сказал, что не видит, как уменьшение объема гиппокампа само по себе могло бы повышать вероятность развития этого заболевания. Тем не менее он считает возможным, что «когнитивные резервы» пациента со сравнительно маленьким гиппокампом могут быть меньше, чем у человека с более крупным гиппокампом. Другими словами, тяжесть или последствия болезни могут отчасти зависеть от того, насколько развитыми были затронутые ею отделы мозга до ее начала. Таким образом, человек с маленьким – возможно, из-за недостаточно активного использования – гиппокампом действительно может оказаться менее устойчивым к болезни Альцгеймера.

Уоррен, однако, предупредил, что здесь идет речь о «проблеме курицы и яйца»:

Россор отметил также, что болезнь Альцгеймера не всегда сопровождается затруднениями в области навигации. Все зависит от того, где именно в мозге возникают клубки и бляшки, являющиеся определяющими признаками этого заболевания. Кроме того, затруднения при поисках дороги могут отражать нарушения, не имеющие ничего общего с навигацией. Например, при некоторых формах деменции люди утрачивают способность узнавать местность. Такой пациент может знать, что находится в больнице, и даже помнить, как он туда попал, но, поскольку он не способен назвать это здание, создается впечатление, что он заблудился. Или, в более простом случае, если человек не может сказать, где он находится, это может быть связано с тем, что он просто забыл, как попал в это место.

Мы бываем «на вершине блаженства», а можем «скатиться по наклонной плоскости»; мы оказываемся «в центре событий»; у нас могут быть «близкие друзья» или «дальние родственники». Великий философ науки Томас Кун описывал научные теории как «карты», а люди часто говорят о «схемах» своих взаимоотношений. Человеческий язык активно использует пространственные метафоры, и мы постоянно прибегаем к ним как в речи, так и в мыслях – и это, вероятно, не случайно. В этой черте могут проявляться некие глубинные принципы работы нашего разума.

Одна из наиболее интересных теорий, родившихся в области нейробиологии, утверждает, что структуры человеческого мозга, обеспечивающие географическую навигацию, и в том числе и в особенности гиппокамп, возможно, участвуют и в навигации концептуальной. В течение долгого времени считалось, что мыслительные процессы «верхнего уровня» и наш замечательно гибкий разум связаны с работой префронтальной коры, но теперь мы знаем, что она не может обеспечивать выполнение этих функций в одиночку. Самые разные виды деятельности – например, участие в беседах, поддержание социальных связей, принятие разумных решений, обработка идей, составление планов на будущее и даже применение творческих способностей – невозможны без здорового гиппокампа.

Наши сложные социальные структуры, вероятно, многим обязаны нашей способности регистрировать положение наших братьев по разуму как в физическом, так и в концептуальном пространстве, а также правильно предсказывать их вероятное поведение в будущем. Как это ни удивительно, люди обоих полов действительно способны более точно оценить положение людей, чем положение неодушевленных предметов; также имеются данные о наличии у мышей, крыс и летучих мышей специализированных клеток мозга, функция которых заключается в отслеживании положения других представителей того же вида. Возможно, наша способность сочувствовать другим людям также обеспечивается нормальной работой гиппокампа.

В одном поставленном недавно интересном эксперименте производилось сканирование мозга 18 человек, участвовавших в ролевой игре. По условиям игры участники только что переехали в другой город и им нужно было познакомиться с местными жителями, чтобы найти себе работу и жилье. Им показывали слайды с нарисованными персонажами, «говорившими» написанными на слайдах фразами. Результаты каждого взаимодействия отражали изменения в отношениях между участниками эксперимента и вымышленными персонажами.

Происходившие при этом изменения активности гиппокампа свидетельствовали о том, что участники прокладывали путь в «социальном пространстве, определенном властью и причастностью». Авторы этого исследования заключили, что социальное пространство – не просто метафора: оно действительно может «отражать то, как мозг представляет наше положение в социальном мире».

Все это выглядит весьма логично с эволюционной точки зрения. Нашим предкам, охотникам-собирателям, очевидно, нужно было знать и помнить, где можно найти дичь, съедобные растения и воду. Однако им было не менее важно отслеживать свои отношения с другими членами племени – будь то родственники, друзья, союзники, враги или половые партнеры.

Недавние исследования племен Намибии даже позволяют предположить, что более развитые способности к навигации у мужчин могут быть эволюционным следствием того факта, что у мужчин, которые уходили дальше, чем конкуренты, в поисках половых партнерш, было более многочисленное потомство. Не будет преувеличением сказать, что само наше существование зависит от способности пользоваться мысленными картами, на которых отмечаются не только места, но и отношения.

Знание нашего собственного местоположения, а также положения других людей, животных и вещей и наших отношений с ними жизненно важно для нашей физической, общественной и культурной жизни. Но не менее важна и способность к творческому мышлению и представлению себя в воображаемых ситуациях будущего.

Пытаться дать определение такому расплывчатому понятию, как творчество, – дело заведомо опасное, но деятельность по сочетанию изображений и идей для создания чего-то совершенно нового, несомненно, включает в себя некоторые важные аспекты этого процесса. Эти действия довольно точно отражают то, что мы делаем, когда разрабатываем в уме новый маршрут. Хотя известно, что в творческом мышлении играют ключевую роль другие отделы мозга – в частности, префронтальная кора, – недавно исследователи показали, что для «творчества» необходимо и наличие здорового гиппокампа.

В одном из экспериментов участникам предлагали придумать, как сделать игрушку более интересной в игре, предложить новые варианты использования картонной коробки или нарисовать что-нибудь новое на основе одного только овального контура. Пациенты с серьезными повреждениями гиппокампа и утратой ассоциативной памяти, но не имеющие других когнитивных проблем, показывали худшие результаты, чем здоровые испытуемые.

Им было трудно предлагать новые идеи, а те, которые они все-таки предлагали, оказывались менее новаторскими и интересными, чем у испытуемых из контрольной группы, у которых не было аналогичных нарушений. То же произошло и когда им предлагали списки из трех слов, связанных с «целевым словом» (например, для слов cream, skate и water целевым было слово ice). Больным было гораздо труднее найти целевое слово, чем здоровым испытуемым.

Наконец, еще одно исследование дает несколько более явные доказательства схожести мозговых процессов, отвечающих у человека за концептуальную и пространственную навигацию. Характерная картина активности нейронов решетки, которые обеспечивают картографическое представление пространства, появляется и во время решения испытуемыми людьми абстрактных когнитивных задач, не имеющих ничего общего с навигацией.

Такая картина наблюдается не только в тех зонах мозга, которые (подобно ЭК) активизируются во время физического ориентирования, но и в тех, которые (как префронтальная кора), как известно, участвуют в приложении выученных концепций к незнакомым ситуациям. Из этого следует, что наша способность работать с концепциями основана на тех же принципах, что и наша способность запоминать и анализировать пространственные отношения.

Каждую неделю появляются сообщения о все новых открытиях, и вскоре нейробиологи, возможно, смогут дать нам более точное и подробное описание механизмов, управляющих навигацией – как физической, так и концептуальной. Но уже сейчас ясно, что навигационный компьютер, работающий в нашей голове, – не просто дополнительная приставка, которая включается только тогда, когда мы отправляемся в физическое путешествие. Функции нейронных сетей, позволяющих нам находить дорогу, шире и глубже: они играют ключевую роль в формировании нашей жизни и определении нашей сущности.

Недавно был проведен новаторский сетевой опрос, в котором исследовались навигационные способности более чем 2,5 миллиона человек – по всему миру. Участники играли на мобильных устройствах в видеоигру под названием Sea Hero Quest, которую можно скачать в виде приложения. Если способности, проявленные в сетевой игре, действительно отражают способности к навигации в реальном мире, то результаты исследования показывают, что последние устойчиво снижаются с возрастом – независимо от географического положения. Также можно заключить, что мужчины, по-видимому, в целом более способны к навигации, чем женщины, хотя интересно отметить, что величина половых различий тесно коррелирует со степенью социального неравенства.

Возможно, это означает, что женщины обладают таким же врожденным навигационным потенциалом, что и мужчины, но часто не могут реализовать его, так как им представляется меньше возможностей для развития соответствующих навыков. В таком случае речь идет об очередном проявлении дискриминации по половому признаку.

Не менее любопытно то обстоятельство, что чемпионами мира оказались жители стран Северной Европы. Авторы исследования предполагают, что их превосходство по части навигации можно объяснить той традиционной популярностью, которой пользуется в этой части света спортивное ориентирование, но есть и другое возможное объяснение: может быть, долгими зимними вечерами они попросту очень много играют в видеоигры!

Африканские саванные слоны иногда проходят в поисках пищи или воды более 100 километров и очень хорошо умеют определять, где находятся другие слоны – даже когда их не видно. При помощи трекеров исследователям удалось продемонстрировать, что они обладают «замечательной пространственной чувствительностью». Направляясь к водопою, слоны сразу шли в точности в верном направлении, в одном случае с расстояния чуть меньше 50 километров. Более того, они, по-видимому, почти всегда выбирали ближайший водопой. Исследователи уверены, что слоны всегда точно знают, где они находятся относительно всех нужных им ресурсов, и поэтому могут направляться к ним кратчайшим путем или идти по уже знакомым маршрутам.

Сначала исследователи установили, какие растения свободно пасущиеся слоны предпочитают есть, а какие – обходят стороной. После этого они поставили эксперимент с «кормовым пунктом», в котором слонам предлагалось последовательно выбирать из нескольких видов пищи по одним лишь запахам. Эксперимент показал, что слоны, вполне вероятно, способны распознавать по запаху скопления пригодных в пищу деревьев, а затем оценивать качество каждого дерева такого скопления. Можно предположить, что свободно пасущиеся слоны используют эту информацию и в поисках своей любимой еды.