ГЛАВА 10

ПОМНИШЬ, КАК…

Тилли Олсен, Tell Me A Riddle («Загадай мне загадку»):

«В тот последний день агония длилась нескончаемо. Временами конвульсии так скручивали ее, что почти срывали с постели, и им приходилось чуть ли не бороться с ней, чтобы уложить обратно. Не в силах больше выносить этот кошмар, он вышел из комнаты и зарыдал так, словно старался излить все отпущенные ему слезы, чтобы потом никогда больше не выдавить из себя ни слезинки.

Дженни подошла утешить деда. “Дедушка, дедушка, не плачь, — увещевала она его своим нежным голоском. — Она уже не здесь, она обещала мне. Бабушка говорила, что в свой последний день вернется в ту пору, когда впервые услышала музыку, еще совсем маленькой, — на деревенской улице, где родилась. Она мне пообещала. Тогда играли свадьбу, все танцевали, и голоса флейт радостно переливались в воздухе. Оставь ее там, дедушка, так надо. Она мне пообещала. А ты возвращайся, возвращайся туда и помоги умереть ее бедному телу”».

В этом эпизоде Тилли Олсен показывает, как умирает бабушка, уже старенькая, утратившая воспоминания о своей жизни, кроме самых первых, детских, которые отложились в памяти в ярких, живых подробнос­тях. Если вам приходилось знавать стариков с деменцией, думаю, вы подметили у них эту особенность.

А вообще это самый старинный из всех выявленных неврологией паттернов. Еще в 1882 году данное наблюдение признал как каноничес­кое французский психолог Теодюль Рибо, пораженный тем фактом, что у старых людей память о днях юности прочнее, чем более свежие воспоминания. Феномен обратного развития памяти известен как закон Рибо, объясняющий, почему некоторые люди под конец жизни переходят на язык своего детства. В 1955 году, умирая в Принстонском госпитале, Альберт Эйнштейн что-то говорил. Все хотели бы знать, что именно великий ученый пожелал сказать миру на пороге небытия, но мы никог­да не узнаем этого, потому что говорил он по-немецки, на своем родном языке. Дежурившая в ту ночь сиделка знала только английский, и потому последние слова Эйнштейна навсегда утрачены для нас.

Неудивительно, что Рибо чрезвычайно впечатлила странность обнаруженного им свойства памяти: другие системы хранения данных работают совсем не так. Институциональная память предает забвению прошлые эры и прошлых правителей, образовательные институты сосредоточиваются на недавних трендах и достижениях, городские власти больше похваляются недавними свершениями, чем вспоминают достижения вековой давности.

Почему же у мозга память устроена задом наперед? Почему воспоминания большей давности закрепляются прочнее? Это и есть важнейший ключ к пониманию принципов, по которым происходит работа под крышкой черепа. И сейчас мы обратимся к одному из главнейших аспектов нейронных связей — феномену памяти.

Разговор с собой послезавтрашним

Доколь прощанья час не соизволит грянуть,

Ты веселей скреби свои скрижали, Память!

Мэтью Арнольд (1822–1888), английский поэт и культуролог Викторианской эпохи

Леонард Шелби, главный герой психологического детектива Кристофера Нолана «Помни», страдает неспособностью перемещать кратковременные воспоминания в долговременную память — такая патология, известная как антероградная амнезия, выражается в нарушении памяти о событиях после начала заболевания. Шелби способен помнить события, произошедшие за последние пять минут, а все, что было раньше, из памяти улетучивается. И он вынужден повсюду оставлять себе записки о недавних событиях, а все самое важное — включая миссию найти убийцу своей жены — запечатлевает на теле в виде татуировок (рис. 10.1). Таким образом он общается с самим собой по прошествии времени.

Все мы немножечко Леонарды Шелби. Правда, с той разницей, что вместо татуировок запечатлеваем критически важные для нас сведения где-я-был-что-делал непосредственно в наших нейронных сетях. Благодаря этому мы, будущие, знаем, что пережили и через что прошли, и поэтому становится ясно, что делать дальше.

Примерно 2400 лет назад Аристотель в трактате «О памяти и воспоминании» (De memoria et reminiscentia) уже делал попытку описать способность к запоминанию и воспользовался аналогией, что память способна воспринимать «формы ощущаемого без его материи», подобно тому как воск воспринимает отпечаток перстня. К сожалению, у Аристотеля не имелось данных, на которые можно опереться, и потому нейронная магия, посредством которой событие внешнего мира запечатлевается как воспоминание внутри головы, более двух тысячелетий оставалась непостижимой тайной.

Только сейчас нейробиология начинает разгадывать ее. Нам известно, что, когда вы узнаёте новый факт (скажем, как зовут вашего соседа), в структуре мозга происходят физические изменения. Нейробиологи десятилетиями пытались разобраться, в чем состоят эти изменения, как они организуются в огромном море нейронов и как их прочитать десятки лет спустя. Благодаря этим усилиям пазл постепенно складывается, хотя многие его фрагменты до сих пор отсутствуют.

Интенсивно изучаются примитивные формы памяти на молекулярном и сетевом уровнях у относительно простых существ вроде голо­жаберных моллюсков (морских слизней). Почему ученые выбрали именно их? А потому, что у этих созданий нейроны крупные и их, в сравнении с таким сложным организмом, как человек, не слишком много, что облегчает задачи исследователей. Типичный эксперимент проводится так: ученые деликатно тычут палочкой в морского слизня. Он отдергивается. Если повторять тычок каждые 90 секунд, слизень в конце концов перестает реагировать, потому что «помнит»: раздражитель — тычок палочкой — никакого вреда ему не причинил. Затем экспериментаторы сочетают тычок с подачей электрического разряда на хвост слизня, после чего рефлекс отдергивания от простого тычка усиливается: слизень «помнит», что за тычком следовало нечто опасное.

Подобные эксперименты открыли много нового относительно изменений в мозге на молекулярном уровне; однако животные, позже прибывшие на праздник эволюции (млекопитающие, например), наделены памятью более мощной и сложной, чем память беспозвоночных. Так, люди могут помнить подробности своих биографий. Мы чаще всего пом­ним, о чем когда-то мечтали и что представляли себе. Мы способны помнить пространственные особенности обширных географических регионов, а также усваивать сложные навыки, позволяющие успешно справляться с превратностями коммерческих, социальных и климатических условий. И, что очень удобно, мы умеем забывать несущественные мелочи, скажем где располагался пункт упаковки багажа в аэропорту, откуда мы вылетали две недели назад, или дословное содержание какого-то разговора.

Первое систематическое исследование физических основ памяти у млекопитающих предпринял в 1920-е годы гарвардский профессор Карл Лешли. Согласно его рассуждениям, если он может обучить лабораторную крысу чему-нибудь новому, например преодолевать лабиринт, то мог бы, видимо, в нужном месте стереть этот фрагмент ее памяти, сделав надрез на маленьком участке мозга. Все, что ему оставалось, — отыскать это магическое местечко, изъять его и показать, что крыса утратила воспоминания о правильном маршруте через лабиринт.

Лешли натренировал два десятка особей преодолевать ходы лабиринта. Затем у разных особей надрезал скальпелем кору мозга в разных местах. Дав крысам время оправиться, он снова проверил их на знание прохода через лабиринт, чтобы определить, повреждения в каких участках лишают крыс приобретенного знания.

Эксперимент провалился: все крысы прекрасно помнили, каким маршрутом бежать. Однако провал обернулся долгоиграющим успехом. Лешли сообразил, что память у крыс локализована не на каком-то одном участке коры, а, напротив, широко распределена. Его эксперимент доказал, что в мозге нет отдельной отвечающей за память структуры. Память не хранится в подобии картотечного шкафа, а скорее напоминает распределенные облачные вычисления — примерно так же ваша электронная почта рассеяна по серверам всей планеты, зачастую даже избыточно.

Но тогда каким образом воспоминание — чье-то имя, маршрут лыжной прогулки или фрагмент музыкального произведения — записывается в широко раскинувшиеся сети из миллиардов нейронов? Какой язык программирования переводит область пережитого в область физического выражения?

В XIX веке, еще до появления микроскопии высокого разрешения, господствовало представление, что нервная система, образуемая мириадами пронизывающих тело проводящих путей из нервных волокон, являет собой такую же непрерывную сеть, какую образуют кровеносные сосуды. Данная точка зрения не подвергалась сомнениям до начала XX века, когда Сантьяго Рамон-и-Кахаль пришел к мнению, что мозг представляет собой коалицию миллиардов дискретных структурных единиц — клеток. Следовательно, нервная система — это, образно выражаясь, не магистральное шоссе, а мешанина из множества сообщающихся локальных дорог. Рамон-и-Кахаль назвал свою концепцию нейронной доктриной, за которую в 1906 году удостоился одной из первых Нобелевских премий в области физиологии и медицины (разделив ее с итальянским врачом и ученым Камилло Гольджи). Нейронная доктрина поставила новый вопрос: если клетки мозга изолированы друг от друга, то как они общаются? Ответ нашелся быстро: они соединяются в специализированных участках, синапсах. Рамон-и-Кахаль предположил, что обучение и запоминание могут происходить за счет перемен в силе синаптических связей.

К 1949 году Дональд Хебб уже какое-то время обдумывал эту идею и нашел способ усовершенствовать ее. Он предположил, что если клетка А устойчиво участвует в активации клетки B, то связь между ними усиливается (потенцируется). Иными словами, кто вместе возбуждается, те вместе соединяются (см. также ).

В те времена, когда Хебб выдвинул свою гипотезу, экспериментальных доказательств в ее поддержку не существовало. Позже, в 1973 году, двое ученых открыли некое явление, которое могло указывать, что Хебб со своей гипотезой попал в самое яблочко. После стимуляции нервных волокон в гиппокампе они обнаружили усилившийся электрический ответ от принимающей (постсинаптической) клетки. Этот сигнал сохранялся до десяти часов. Исследователи назвали это явление долгосрочным потенцированием, каковое и стало первой демонстрацией изменения силы связей в результате их недавней активности.

Следующий шаг в исследованиях был очевиден: то, что усиливается, должно обладать и свойством ослабляться. Если синаптическая связь способна потенцироваться, ей требуется и способность подавляться, иначе сеть достигнет насыщения и утратит потенциал сохранять что-то новое. К 1990-м годам удалось показать, что различные манипуляции (например, А возбуждается при отсутствии ответа со стороны B) могут повлечь за собой долговременное подавление, то есть сила связи между двумя клетками ослабнет. Ученые заключили, что найдены физические основы памяти. В самом деле, мельчайшие изменения в связях способны радикально изменить реакцию сети на выходе. Активность передается по системе на основе происходившего ранее. Если правильно настроить параметры, сеть может создать связи между одновременно происходящими активностями. Идея в том, что такого рода простой механизм может лежать в основе всех ваших жизненных воспоминаний.

Возьмем, например, вашего лучшего друга и его дом. Вид друга запус­кает в действие одну популяцию нейронов, а при виде дома приходит в действие уже другая. И поскольку, когда вы приходите домой к другу, обе группы одновременно активны, между видом друга и видом дома выстраивается ассоциативная связь; в этом и лежит основа ассоциативного обучения. Когда одно из понятий приводится в действие, оно пробуждает к жизни связанное с ним второе. Но что еще примечательнее, каждое из этих понятий может активировать множество других ассоциаций, скажем воспоминание о ваших разговорах, совместных трапезах или о чем-то развеселившем вас обоих.

В начале 1980-х годов Джон Хопфилд предпринял попытку определить, сможет ли очень упрощенная искусственная нейронная сеть сохранить небольшой набор «воспоминаний». Он обнаружил, что если предъявить ей ряд паттернов (например, буквы алфавита) и усилить синапсы между нейронами, которые возбуждаются одновременно, то сеть сможет запомнить паттерны. Каждая буква (пусть это будет Е) запускала конкретное созвездие нейронов, и связь между ними усиливалась. В отличие от Е, буква S будет представлена другим паттерном. Обу­чив сеть алфавиту, Хопфилд перешел к следующему этапу: предъявлял сети поврежденную версию одного из паттернов (скажем, Е со срезанной верхушкой), и каскад активности в сети приводил к восстановлению ее полного паттерна. Иными словами, сеть сама приводила ущербный паттерн в соответствие уже выработанным предшествующим опытом представлениям о том, как полагается выглядеть паттерну, кодирующему букву Е. Более того, выяснилось, что подобные сети поразительно устойчивы к разрушению: если удалить несколько узлов, распределенная память сети все равно будет способна выдавать «воспоминания». Таким образом, Хопфилд представил мощное доказательство того, что простая искусственная сеть способна хранить воспоминания, что послужило стимулом к многочисленным исследованиям сетей Хопфилда.

В последующие десятилетия искусственные нейронные сети сделали громадный скачок вперед. Этому в значительной степени способствовали не столько новые теоретические открытия, сколько доступность современных вычислительных мощностей, позволяющих моделировать гигантские искусственные сети, состоящие из миллионов или даже миллиардов элементов. Подобные сети способны на феноменальные достижения: например, они обыгрывают лучших в мире шахматистов и лучших игроков в го. Но при всей шумихе вокруг искусственных нейронных сетей они еще очень далеки от способности функционировать подобно человеческому мозгу. И хотя их возможности невероятно впечатляют, они феерически провальны, если от них требуют переключиться с одной задачи на другую, скажем с различения кошечек и собачек на различение птичек и рыбок. Искусственные нейронные сети созданы по образу и подобию человеческого мозга, однако они двинулись в собственном, упрощенном направлении. Если мы хотим понять магию живого мозга (то есть все то, на что способен он, но пока не способны искусственные нейронные сети), нужно со всей ясностью оценить вызовы, с которыми сталкивается биологическая память, равно как и ее хитрости и уловки.

Враг воспоминаний — не время, а другие воспоминания

Первая трудность для мозга заключается в его долгожительстве. Животные сталкиваются с меняющейся, полной опасностей и вызовов средой обитания, и потому им требуется непрерывно, годами или десятилетиями, воспринимать новую информацию. Однако пожизненное обучение вынуждено постоянно поддерживать равновесие канатоходца с шестом: сберегать старые данные и при этом усваивать новые. В искусственных нейронных сетях обучение происходит в тренировочной фазе (как правило, на миллионах примеров), а затем тестируется в фазе воспроизведения. Нам, животным, такая роскошь недоступна: всю жизнь приходится на лету проделывать и то и другое.

К сожалению, модели памяти, построенные на основе базовых хрестоматийных принципов синаптических изменений, тотчас же сталкиваются с проблемой: в итоге выученное позднее записывается поверх выученного ранее. А насыщенные воспоминаниями искусственные сети деградируют в сторону загрязнения памяти. Более ранние воспоминания после новой активности в системе затушевываются, и вскоре вы уже к концу первого акта пьесы не сможете вспомнить ее начало. Эту проблему называют дилеммой стабильности — пластичности, суть которой — в понимании того, как мозгу удается одновременно и сохранять выученное, и воспринимать новое. В любом случае необходимо, чтобы воспоминания были каким-то образом защищены — но не от буйства быстротечного времени, а от вторжения других воспоминаний.

Если искусственные нейронные сети страдают от загрязнения воспоминаний, то живой мозг таких сложностей не испытывает. Чтение новой книги не вытеснит из вашей памяти имя супруги, как и новое заученное слово нисколько не обеднит ваш словарный запас.

Сам факт, что мозг умеет обходить эту дилемму, каким-то образом закрепляя более давние воспоминания, есть свидетельство тому, что усиление и ослабление синапсов в нейронной сети еще не передает общей картины, — очевидно, что происходит нечто более сложное.

Первое решение дилеммы стабильности — пластичности: позаботиться, чтобы вся система разом не менялась. Пусть гибкость включается/выключается только на малых участках сообразно релевантности. Как мы видели выше, нейромодуляторы тщательно контролируют плас­тичность синапсов, и благодаря этому обучение может происходить только в нужных местах и в нужное время, а не каждый раз, когда активность распространяется вдоль всей сети. Таким образом замедляется ее деградация, поскольку сила синапсов меняется лишь тогда, когда происходит нечто важное (скажем, вам называют имя нового сотрудника, вы узнаёте новость о родителях или о том, что по телевизору вечером покажут новый сезон вашего любимого сериала). Но если дело касается ненароком увиденной уличной вывески, цвета сорочки прохожего или рисунка трещин на тротуаре, у сети нет надобности в переменах. Одна из функций нейронной сети — изменение только в случае релевантости стимула — напоминает нам, что мозг вовсе не чистый лист, на котором реальность кропает свои истории, он приходит в мир заранее экипированным под определенные типы обучения в ситуациях определенного типа. Фрагменты опыта преобразуются в воспоминания, когда они значимы для жизни организма, а особенно если окрашены сильными эмоциями вроде страха или удовольствия. Такой порядок снижает шансы на перенасыщение сети, поскольку в нее записывается не все.

Впрочем, подобное устройство памяти не решает дилемму стабильности — пластичности, потому что у индивида есть еще великое множество ярких воспоминаний, о сбережении которых стоит позаботиться.

На этот случай мозг предусмотрел второе решение. Он не всегда хранит воспоминания в одном месте, а передает выученное другой области на более долговременное хранение.

Одни части мозга обучают другие

Представим себе склад. Если вам беспрерывно поставляют новые и новые коробки, складское помещение в конце концов забьется до потолка. Но если отгружать часть коробок по мере их поступления, складу удастся сохранять свободные площади под новые поставки. По такой же логике воспоминания зачастую не остаются там, где первоначально образовались, а переправляются в другие места.

Часть информации о памяти мы получили из знаний о гиппокампе и прилежащих к нему областях мозга, где располагается центр формирования памяти. В 1953 году 27-летнему пациенту Генри Молисону удалили гиппокамп в обоих полушариях, чтобы избавить мужчину от эпилептических припадков. После операции у Молисона обнаружилась глубокая амнезия: он утратил способность формировать новые воспоминания и усваивать новые факты. Как ни удивительно, но Генри все же смог обучиться ограниченному набору новых навыков (например, зеркальному чтению), хотя у него не отложилось воспоминаний о самом обучении. Как показали исследования Бренды Милнер и ее коллег, память Молисона о событиях, произошедших до операции, оставалась почти в норме. Его случай сфокусировал внимание ученых на гиппокампе: в частности, их заинтересовал вопрос, почему эта структура играет решающую роль в заучивании фактов, но не критична для удержания их в памяти.

А дело в том, что гиппокамп играет в обучении временную роль и не служит местом постоянного хранения воспоминаний: он передает эту информацию участкам коры, способным более длительное время сохранять ее. Молисон мог в подробностях вспомнить события, предшествовавшие операции, но то, что случилось позже, помнить не мог, так как для формирования новых воспоминаний требовался гиппокамп, к тому моменту удаленный.

Так каким же образом воспоминания переезжают со станции Гиппокамп на постоянные квартиры в коре головного мозга? Одно из предположений таково: устойчивое сохранение достигается не с первого раза, когда некий паттерн активности проходит через кору; напротив, чтобы воспоминание в ней закрепилось, гиппокамп должен несколько раз реактивировать эту дорожку. Отсюда можно предположить, почему гиппокамп необходим для закрепления воспоминания: ему необходимо снова и снова проигрывать паттерны для коры. Попадая в кору, воспоминания со временем стабилизируются. В случае с Молисоном было иначе: повторные активации отсутствовали, а значит, отсутствовали и воспоминания. Система сохранилась такой же, какой и была.

Подобное перемещение воспоминаний наблюдается во многих областях мозга. Предположим, вы выучили новые ассоциации: красный квадрат означает, что надо поднять руку вверх, синий круг — хлопнуть в ладоши. Со временем, после должной тренировки, вы сможете быстрее реагировать на эти знаки. Пока вы обучаетесь данному навыку, в определенных областях мозга (например, в хвостатом ядре) легко заметить изменения в ответ на подкрепляемые вознаграждением ассоциации. Однако если вы продолжите поднимать руку и хлопать в ладоши, соответствующая активность в конце концов обнаружится в других облас­тях мозга (в префронтальной коре). В данном отделе нейроны меняются медленнее, и это наводит на предположение, что первая область преподает полученные знания второй.

Еще пример: когда вы первый раз встаете на ролики, вам приходится все время следить за движениями рук и ног и прикладывать массу сознательных усилий. Но после многодневной практики вы уже не думаете, как двигать ногой или рукой, а проделываете движения автоматически. Так происходит потому, что структуры мозга, вовлеченные в моторное научение (базальные ганглии), передают выученное другим отделам, в данном случае мозжечку.

Идея переадресовки поступающих пакетов воспоминаний помогает разрешить дилемму стабильности — пластичности, но открытым остается вопрос ограниченности «складского пространства». Если вы отгружаете свои пакеты по всему миру, никаких затруднений не возникает. Но если вы просто переправляете их на другой склад, то вместе с ними перемещается и проблема свободных складских площадей, ведь второй склад тоже вскоре заполнится.

Все эти соображения выводят нас на исходную точку пути к третьему, более углубленному решению.

За пределами синапсов

Открытие феномена синаптических изменений побудило тысячи исследователей к подробному описанию этого явления и изучению его молекулярных структур. Однако усиление и ослабление синапсов не только не единственный, но еще и не самый важный механизм памяти. Результаты изучения данных процессов на протяжении десятилетий свидетельствуют о том, что синаптическая пластичность важна для обучения и запоминания, но свидетельств того, что этого достаточно, нет.

Возможно, изменение силы синапсов — всего лишь способ, с помощью которого взаимосвязанные клетки уравновешивают возбуждение и торможение, чтобы не допускать эпилепсии (перевозбуждение) или выключения сознания (сверхторможение). В этом свете синаптические изменения представляются последствиями сохранения воспоминаний, но никак не основным механизмом памяти. Исследователи — как теоретики, так и экспериментаторы — уделяют наибольшее внимание изменениям в отдельных синапсах, не принимая в расчет подобные процессы, порожденные активностью других компонентов системы. При таком подходе нейробиология рискует упустить из виду часть Розеттского камня памяти и так и не найти ключи к окончательной расшифровке ее механизма. На самом деле в нервной системе мы повсюду обнаруживаем настраиваемые параметры. У Матушки-природы предусмотрены тысячи уловок для накопления мелких изменений, каждое из которых способно изменять поведение сети.

Представьте, что вы внеземное существо, впервые обнаружившее новую форму жизни — человека. Разве вас не озадачит такое множество подвижных частей и структур, совместно образующих живую сис­тему, именуемую человеческим мозгом? Наблюдая, как люди взаимодействуют между собой в повседневной жизни, ваши инопланетные глаза с высокой разрешающей способностью начнут замечать изменения в формах нейронов под влиянием приобретаемого опыта, скажем рост или усыхание дендритов. Сфокусировав взгляд, вы заметите изменение объема сигнальных химических веществ, продуцируемых одной клеткой в ходе коммуникации с другой, а также изменение числа рецепторов при приеме химического месседжа. Вас восхитят своей изощренностью молекулярные и ионные каскады внутри нейронов, осуществляющие вычисления и подстройки в ответ на каждый новый стимул. В нейронном ядре вы увидите, как замысловатые химические структуры прикрепляются к извилистым нитям ДНК, вызывая большую экспрессию одних генов и подавляя другие.

Вас, вероятно, поставит в тупик столь сложно устроенная система, в которой пластичность проявляется повсеместно, во всех механизмах. Они все гибко-подвижны. Параметры меняются на всех уровнях и во всех масштабах, от роста и встраивания новых рождающихся нейронов до изменений в экспрессии генов. Когда биологическая система допус­кает такое огромное количество степеней свободы, возможности для стратегий сохранения памяти беспредельны.

В сущности, у нас имеется много надежных оснований считать, что синапсы не единственное, что меняется. Во-первых, если обучение только настраивает эффективность действующих синапсов, нам не следовало бы ожидать крупных перемен в структуре мозга. Однако при его визуализации можно видеть значительные перемены, когда, например, добровольцы в ходе экспериментов учатся жонглировать, студенты-медики готовятся к экзаменам или лондонские таксисты заучивают схему расположения улиц. Кортикальные изменения не сводятся только к модификации синапсов, а, судя по всему, предполагают добавление нового клеточного материала.

Во-вторых, если воспоминания просто удерживаются в матрице синаптических весов, у нас нет причин ожидать нейрогенеза, то есть рос­та и встраивания в систему новых нейронов. По идее, когда новоиспеченные нейроны, порождаемые гиппокампом, будут втискиваться в сеть, следовало бы ожидать, что они рискуют спутать тонкий синаптический узор. Тем не менее они успешно находят дорогу во взрослую кору. Эти нейроны не лишние, их можно направить на формирование памяти. Например, если тренировать крысу на выполнение задания, требующего участия гиппокампа, число новых нейронов, генерируемых мозгом, удваивается по сравнению с базовым уровнем. И наоборот, если задание не требует участия гиппокампа, число новых нейронов в мозге крысы не изменится.

В-третьих, в результате колебания уровней сахаров и белков вокруг ДНК изменяются паттерны экспрессии генов. Исследования в этой относительно новой области — эпигенетике — показывают, что жизненный опыт вносит свои поправки в определение того, какие гены подавляются, а какие усиливаются. В качестве примера отметим, что мышата, воспитывающиеся в благоприятных условиях (мать часто вылизывает их и ухаживает за шерсткой), демонстрируют пожизненные изменения в паттернах молекул, которые прикрепляются к нитям ДНК, что, как выясняется, на всю жизнь снижает тревоги и страхи детенышей, а также повышает заботливость в отношении уже их потомства. Таким образом ваш жизненный опыт проникает под кожу — и еще глубже, до уровня экспрессии генов, где может встроиться на длительный срок.

Когда нейрофизиологи и разработчики искусственного интеллекта говорят об изменениях в сети, они обычно подразумевают изменения в силе связей между клетками. Однако, на наш свежий дилетантский взгляд, синапсы обречены на недостаточность, потому что пластичность проявляется в мозге на каждом уровне. Характер протекания активности в сетях определяется всеми их настройками, как крупными, так и мелкими. К какой бы части мозга мы ни обратились, пластичность обнаруживается везде. Но тогда почему ученые сосредоточены почти исключительно на синапсах? А потому, что их активность проще всего замерять. Остальные процессы в целом выражены слишком слабо и протекают в мозге слишком стремительно, чтобы современные технологии могли зафиксировать их. По этой причине мы, подобно пьянице, который ищет ключи под фонарем, концентрируем внимание на том, что можем увидеть и измерить.

***

Таким образом, в распоряжении мозга множество кнопок, которые он может задействовать, что подводит нас к следующему фрагменту истории: как мозг при наличии стольких настраиваемых параметров умудряется что-либо изменять, не внося сумбур и путаницу во все другие функции? Как осмыслить взаимодействие всех его частей и структур? В чем состоят принципы, посредством которых многие степени свободы не вырываются из-под контроля, а, напротив, поддерживают друг друга в рамках единой системы сдержек и противовесов?

Я предлагаю рассматривать эти вопросы не с позиций биологических особенностей частей мозга, а с позиций временного масштаба, в котором они функционируют. Нашу историю о тайнах изменчивости мозга следует раскрывать не через подробности устройства его механизмов, а через темпы их жизнедеятельности.

Включаем разные временные шкалы

Несколько лет назад американский писатель и футуролог Стюарт Бранд предложил рассматривать цивилизацию как многослойную систему, слои которой функционируют одновременно, но в разном темпе. Так, мода быстротечна, а промышленные предприятия в какой-либо отрасли меняются значительно медленнее. Инфраструктура — дороги, здания, коммуникации — развивается постепенно. Правила и законы жизни общества — управление — адаптируются очень медленно, защищая нас от ветров перемен. Культура идет вперед по собственному расписанию, опираясь на глубинные основы истории и традиций. Медленнее всего движется природа, отсчитывая свою историю по шкале веков и тысячелетий.

Временные шкалы взаимодействуют, пусть это и не всегда заметно. Слои, живущие более быстрыми темпами, передают накапливающиеся новшества живущим медленнее. Последние, в свою очередь, устраивают слоям-торопыгам проверки на прочность и структурирование. Сила и устойчивость культуры обеспечиваются взаимодействием всех уровней системы (рис. 10.2).

Принцип разбиения на слои в зависимости от их динамики полезен при рассмотрении мозга. Правда, диапазон здесь будет другой: не от скоротечной моды до величественно неторопливой Матери-природы, а от быстрых биохимических каскадов до изменений экспрессии генов. В мозге меняются не только синапсы, но и множество других парамет­ров (для посвященных: сюда входят типы и распределение каналов, состояния фосфорилирования, формы нейритов, скорость транспорта ионов, темпы продуцирования оксида азота, биохимические каскады, пространственная локализация ферментов и экспрессия генов). Если эти потоки активности правильно связаны между собой, мимолетное событие может оставить в системе след, потому что быстрые каскады запус­кают более медленные, которые в конечном счете могут запускать еще более медленные процессы, а те в свою очередь — постепенные глубинные перемены. Таким образом, изменения пластичности разнесены по временному спектру, а не сохраняются по принципу «всё или ничего». Все формы пластичности взаимодействуют одна с другой, и мощь системе придает слаженное действие всех ее временных слоев.

Мы видим много разных проявлений действия этой многотемповой системы. Предположим, вы страстно влюбились в слабослышащую девушку — и бросились изучать сурдоязык. Всякий раз, когда вам удается жестами выразить свои чувства, возлюбленная вознаграждает вас кокетливой улыбкой. Вы всё лучше осваиваете жестовый язык и уже изъясняетесь на нем вполне бегло, как вдруг девица, на вашу беду, уезжает из страны. Никто больше не поощряет улыбками затейливый танец ваших осиротевших пальцев, и со временем сурдоязык забывается. Вы уверены, что ваши отношения с ним закончились. Но проходит три года, и в городе поселяется другая слабослышащая девушка. Может, от тоски по несбывшемуся, может, еще почему, но она в ваших глазах обладает не меньшей привлекательностью, чем прежняя возлюбленная. И чтобы общаться с ней, вы снова обращаетесь к сурдоязыку. Увы, вы начисто забыли его: ваши пальцы, хоть убейся, не помнят, как «произнести» хотя бы слово. Вы в трансе, потому что в прошлый раз обучались сурдоязыку целых два месяца, а вашей новой возлюбленной, уверены вы, не хватит терпения дождаться, пока вы «разговоритесь». Но вскоре вы, к своей радости, убеждаетесь, что повторное обучение идет гораздо быстрее, и через три дня уже вовсю флиртуете с новой пассией. И хотя вы считали, что все начисто забыли, теперь снова изъясняетесь на сурдоязыке как заправский знаток.

Сэкономленное при повторном обучении время означает, что знания не пропали бесследно, а сохранялись где-то в мозге все те унылые годы, пока у вас не было практики. Экономия времени обусловлена медлительностью перемен в более глубинных составляющих системы. Во время первого ухаживания сурдоязыку выучились ее динамично функционирующие части и с ростом практики передали изменения в более глубокие слои. Когда лайнер унес вашу даму сердца в далекие края, более проворные слои быстро подстроили свое поведение под новые обстоятельства. А более глубокие слои сомневались, стоит ли следовать их примеру: им не хотелось лишаться плодов долгого, медленного обучения, в которое они вложились. И когда в вашей биографии появилась вторая слабослышащая прелестница, глубинные слои почувствовали в себе готовность снова использовать сурдоязык, чем сберегли вам время на обучение. Вы-то думали, что навык забыт, а он, оказывается, глубоко впечатался в схему ваших нейронных связей.

Запрятанные в глубинах мозга накопленные навыки сохраняются до востребования в самых разнообразных обстоятельствах, даже в открытом космосе. Когда космонавты приземляются в спускаемом аппарате после длительного пребывания на орбите, они не то чтобы шустро выскакивают и вприпрыжку бегут в ближайший Starbucks — нет: первым делом космонавту нужно вспомнить навык ходьбы в условиях гравитации, почти так же, как если бы он сызнова учился ходить. Правда, повторное обучение происходит быстро и требует гораздо меньше времени, чем в детстве. Вообще первые попытки космонавта после приземления сделать хотя бы шаг показывают, как глубоко укоренен этот навык в мозге, и позволяют достаточно точно предсказать, насколько быстро восстановится способность к ходьбе.

Наличие в мозге разнотемповых слоев проливает новый свет на изу­ченную нами ранее схему. Помните Дестина Сэндлина и его хитрый велосипед с обратным рулем ()? Дестин месяцами осваивал навыки управления, а потом обнаружил, что на нормальном велосипеде ездить не может (правда, вскоре приспособился управлять обоими). Почему? Потому что для езды на каждом велосипеде в его мозге выстроилась своя нейронная схема. И теперь мы можем понять ее суть и смысл на более глубинном уровне: быстро полученное знание вовсе не записывается поверх предыдущего («Я научился ездить на велосипеде с рулем наоборот, и теперь программа езды на велосипеде с нормальным рулем стерлась»). Напротив, обе программы сохраняются в глубинных слоях мозга. После тренировок Дестин превратил обе программы в долговременные схемы, а контекст («На каком велосипеде я сейчас еду?») указывает, которую из них активировать.

Исключительно полезные программы в конечном счете оказываются впечатаны в память на уровне ДНК. Возьмем инстинкты — врожденные формы поведения, не требующие обучения. Им мы обязаны пластичностью, которая действует на значительно более длительном временном промежутке, — дарвиновской пластичностью видов. Под действием естественного отбора те, кто обладал инстинктами, благоприятствующими выживанию и размножению, многие тысячи лет выживали и давали потомство.

***

Век назад одним из препятствий к раскрытию тайн памяти служил недостаток технологических инструментов. А сегодня подобной преградой стало, наоборот, наличие технологий — особенно компьютеров. Циф­ровая революция основательно изменила каждый аспект нашей жизни, что проявляется, в частности, при употреблении слова «память». Человеческий мозг сохраняет информацию, руководствуясь совершенно иными принципами, чем компьютер: он запоминает и потом может воспроизвести в памяти фильм, не кодируя его кадры пиксель за пикселем, а свои любимые истории мы тоже помним и можем повторить без кодирования слова за словом. Например, если вам рассказывают анекдот, нет нужды кодировать отдельный нейронный лог-файл для каждого слова и падежа, в котором оно употреблено. Напротив, вы уясняете суть анекдота. Если вы владеете двумя языками, то сможете услышанный на одном языке анекдот пересказать на другом. В любой шутке главное не точные слова, в которые она облечена, а внутренние представления, вызываемые в сознании.

Мы кодируем не пиксели и значки, а новые стимулы, причем сообразуем их с уже имеющимися знаниями, включая известные нам физические и социальные понятия. Новое знание воспринимается через призму уже усвоенного. Так, двое могут смотреть на список важных дат в истории Монголии, но если в мозге одного из них имеется детализированная модель этой страны, то новые данные легко и просто встроятся в его сеть знаний. У другого же, если он мало что знает о Монголии и никогда не бывал там, новым фактам не за что будет зацепиться, и он их, скорее всего, не усвоит.

Вспомним, что в модели разнотемповых слоев медленные слои образуют основу для быстрых. В итоге самый ранний опыт служит фундаментом и развивается в структуру, на которую надстраивается весь последующий опыт. Все новое пропускается через фильтр узнанного ранее.

К добру или к худу, но по этой причине некоторые наши мечты о будущем неосуществимы. Помните, в фильме «Матрица» Нео и Тринити находят на крыше здания вертолет В-212. Нео спрашивает: «Ты умеешь водить такой вертолет?» Тринити отвечает: «Пока нет», а сама звонит коллеге и просит «программу пилотажа для вертолета В-212». Коллега лихорадочно стучит по клавиатурам компьютеров и за какие-то секунды загружает в мозг Тринити нужную программу. Они с Нео забираются в вертолет, Тринити садится за штурвал и мастерски лавирует между зданиями.

Каждому пришлось бы по душе такое будущее, да только нам его не видать. Почему? А потому, что память есть функция всего, что ранее уложилось в ней. У кого-то знания о том, как пилотировать вертолет В-212, могут быть закодированы по принципу схожести с управлением мотоциклом. Другой человек, возможно, с детства умеет ездить верхом, и потому его знания о пилотировании могут опираться на моторную память управления поводьями. У третьего те же знания хранятся в контексте видеоигр, которыми он увлекается с детства. Каждый по-своему усваивает навык пилотирования вертолета, поэтому невозможно составить стандартный набор инструкций для загрузки в любой мозг. Иными словами, «мозговые» инструкции по пилотированию вертолета, в отличие от компьютерных, не есть подгружаемый файл; напротив, эти знания прочно привязаны ко всему жизненному опыту, пережитому лично вами. Ранний опыт выстраивает в мозге внутренний город памяти, в котором каждый вновь прибывающий житель должен отыскать свой и только свой уникальный уголок.

***

Главное, что нам следует понять в послойно-разнотемповой системе, — взаимодействие между ее слоями. По мере прогресса в неврологии все больше клинических случаев, как я подозреваю, будут рассматриваться именно с позиций междуслойного взаимодействия в системе.

Вспомним еще раз адмирала Нельсона: хотя мушкетная пуля отстрелила ему руку и ее пришлось ампутировать, всю последующую жизнь он ощущал некое присутствие утраченной конечности. Несмотря на то что участок коры, прежде реагировавший на прикосновение к руке, стал реагировать на прикосновения к лицу, нижележащие области мозга сохраняли ожидания, что этот участок по-прежнему представляет руку. Проще говоря, медленные глубинные слои все еще прочитывали активность в нем как ощущения от руки. И, как часто бывает у перенесших ампутацию, возникает путаница восприятия в форме фантомной чувствительности: адмирал был уверен, что рука все еще существует, — так, во всяком случае, говорили ему глубинные слои мозга. Система с послойной динамикой наиболее эффективно функционирует при изменениях, протекающих нормальными темпами, а резкие, внезапные перемены в строении тела могут спровоцировать непредсказуемые реакции, особенно когда эти перемены происходят со скоростью мушкетной пули.

В качестве еще одного примера рассмотрим редкое состояние, называемое гипертимезией, которое проявляется в виде превосходной автобиографической памяти: человек абсолютно ничего не забывает. Назовите любую дату из его прошлого, и он расскажет, какая была в тот день погода, что он делал, во что был одет и кого видел. Когда нейробиология получит в свое распоряжение технологии, позволяющие проникнуть в самые истоки этого феномена (на нейронном и молекулярном уровнях), гипертимезию почти наверняка будут трактовать как взаимодействие между слоями, при котором состыковки происходят с необычной скоростью. В терминах общественной жизни это можно проиллюстрировать так: представьте, что кутюрье возьмут себе слишком много власти и начнут навязывать свои дизайнерские причуды непосредственно слою управления. (Какой бы крутой нам ни казалась способность помнить все на свете, в реальности гипертиметики часто мучаются из-за невозможности забывать мелкие, несущественные подробности. Недаром Оноре де Бальзак однажды заметил: «Как ни украшают жизнь воспоминания, только забвение делает ее сносной».)

Наконец, рассмотрим еще один неврологический феномен — синестезию, состояние, при котором сигнал одной модальности вызывает автоматическое непроизвольное ощущение другой. Например, буква алфавита создает внутреннее ощущение какого-либо цвета, скажем буква J ассоциируется с фиолетовым, а W приводит на ум зеленый цвет (графемно-цветовая синестезия).

Согласно самой распространенной гипотезе синестезия отражает повышенное наложение сигналов между областями мозга, которые в норме не взаимодействуют. Но ранее я выдвигал другую гипотезу: синестезия представляет собой «вязкую пластичность». Представим, что ребенок увидел фиолетовую букву J (возможно, какой-то знак на стене школы или вышивку на пиджаке, а может, он сам выбрал фиолетовый мелок, чтобы написать эту букву). Как мы уже знаем, синапсы способны модифицировать свою силу, если их нейроны одновременно активны (скажем, те, что кодируют букву J, и кодирующие фиолетовый цвет). Они возбуждаются вместе, соответственно, и соединяются вместе. У большинства людей ассоциация между J и каким-либо цветом продолжит меняться от последующего вида этой буквы в различных тонах или цветах. Так, если мы увидим желтую J, связь между J и желтым цветом усилится, а связь между J и фиолетовым ослабнет. Если мы долго смотрим на J разного цвета, парность J и цвета усредняется, не оставляя ассоциации между буквой и цветом. Предполагаю, что у синестетиков наблюдается атипичная пластичность. В частности, у них снижена способность модифицировать однажды установившуюся ассоциацию. Первоначальное сопряжение между буквой и цветом не меняется: какое сформировалось, такое и сохраняется.

Как это можно проверить? Каждый синестетик обычно раскрашивает алфавит не в те цвета, которые выбирает другой синестетик. Но тогда как узнать, имеет ли место импринтинг чего-то увиденного в детстве?

В целях проверки этой гипотезы я разработал онлайн-тест для выявления и количественной оценки синестезии — Synesthesia Battery. В ходе эксперимента были собраны и верифицированы данные тысяч синестетиков-добровольцев. Затем мы с двумя коллегами из Стэнфорда тщательно проанализировали цветные алфавиты 6588 участников. Результаты нас ошеломили. Хотя у большинства испытуемых ассоциации между буквами алфавита и цветами носили, в сущности, случайный характер, выявились также сотни синестетиков, выстроивших ассоциации примерно по одинаковому шаблону: буква А была красной, B — оранжевой, С — желтой, D — зеленой, Е — синей, F — фиолетовой, после чего цветовой цикл повторялся, начиная с красной G. Но что еще удивительнее, все синестетики с данным ассоциативным шаблоном родились в период между концом 1960-х и концом 1980-х годов. В пределах данного временного окна подобную графемно-цветовую ассоциацию продемонстрировали свыше 15% синестетиков, причем у участников, родившихся ранее 1967 года, и почти у всех, рожденных позже 1990-х годов, такая ассоциация отсутствовала (рис. 10.3).

Как выяснилось, именно в таком цветовом порядке были раскрашены буквы в алфавитном наборе магнитиков на холодильник, которые выпускались компаний Fisher-Price только в период с 1971-го по 1990 год и в те времена украшали все холодильники Америки. Причем причиной синестезии послужили не сами магнитики — они только дали пищу для ассоциации букв с цветами у людей, предрасположенных к этому состоянию.

Синестезия, как и гипертимезия, отражает инерционность разделения слоев: быстрые слои быстрее, чем полагается, проталкивают свою информацию глубинным слоям. Хотя ни синестезия, ни гипертимезия не считаются заболеваниями, такие состояния статистически необычны и наводят на предположение, что скорость взаимодействия между разнотемповыми нейронными слоями у большинства нашей популяции оптимизирована эволюционным путем.

Многоликая память

До сих мы обсуждали память, в целом подразумевая, что она одна и едина. На самом деле у памяти много ликов.

Возьмем хотя бы пример журналистки Джоди Робертс, которая в 1985 году жила и работала в штате Вашингтон. А однажды исчезла. Родные и близкие усердно разыскивали Джоди и после многолетних безуспешных поисков смирились с мыслью, что ее уже нет в живых.

Но Джоди очень даже была жива. Спустя пять дней после исчезновения она, как выяснилось много позже, оказалась в городе Аврора, за тысячу километров от дома. Дезориентированная, девушка потерянно бродила по торговому пассажу. При ней не было никаких документов, только ключи от машины, которую так и не нашли. Джоди абсолютно ничего не помнила о себе и своем прошлом: у нее была полная амнезия. Полицейские доставили ее в больницу, но Джоди так и не смогла вспомнить, кто она такая, и ей оформили новые документы на имя Джейн Ди. Новоявленная Джейн устроилась работать в ресторан фастфуда и поступила в Денверский университет. Через какое-то время она переехала в маленький городок на Аляске, где вышла замуж за местного рыбака, приобрела профессию дизайнера сайтов и родила детей — дважды по паре двойняшек.

Спустя 12 лет после исчезновения один знакомый узнал Джоди, просматривая выпуск новостей. И Джейн Ди, в прошлом Джоди Робертс, наконец-то воссоединилась с рыдающими от счастья родными. Правда, она совершенно не могла их вспомнить и держалась с ними учтиво, но отчужденно. Как позже рассказал в новостях ее отец, «в основе своей она осталась той же личностью, какой была. В каком-то смысле мы ее вернули».

Главное в этой истории то, что Джоди, как и многие другие потерявшиеся, утратив память о прошлом, тем не менее сохранила память о том, как изъясняться на родном языке, водить машину, кокетничать, получать работу, в чем заключается работа официантки, как писать любовные письма или заботиться о детях. Вот только свою биографию напрочь забыла.

При анализе подобных случаев (а их немало) напрашивается вывод о существовании многих типов памяти. Хотя на первый взгляд это вроде бы неочевидно, но память не есть единое целое, она включает в себя много разных подтипов. В более широком смысле память подразделяется на кратковременную (помнить названный кем-то номер телефона достаточное время, чтобы позже набрать его) и долгосрочную (например, что вы делали во время отпуска два года назад). В долгосрочной памяти можно выделить декларативную (эксплицитную) память (обеспечивает запоминание имен и фактов) в противовес недекларативной (процедурной) памяти (как ездить на велосипеде и прочие действия, которые вы могли бы выполнять, но не в состоянии сформулировать на словах). В недекларативной памяти выделяются несколько подкатегорий, например память о том, как быстро печатать на компьютере или почему от шуршания разворачиваемой конфетной обертки у вас текут слюнки (рис. 10.4).

В качестве первого шага к пониманию случая Джоди следует признать, что разные структуры мозга поддерживают разные типы обучения и памяти. Травма гиппокампа и прилежащих структур может помешать формированию новых порций декларативной памяти («Что я ела на завтрак?»), но не затронет память имплицитную (как говорить, петь, ходить). По этой причине страдавший амнезией Генри Молисон сохранил способность вести нормальную повседневную жизнь и помнил, как чистить зубы, водить машину или поддерживать разговор. При обучении моторным навыкам задействуются другие части мозга, особенно те, что отвечают за равновесие и координацию. Какие-то области мозга играют важную роль в связывании моторных действий с последующими вознаграждениями. Некоторые отделы важны для изменений памяти, связанных с обусловливанием страха, а различные структуры, отвечающие за вознаграждение, способствуют обучению успешным стратегиям добычи пропитания.

Перечень мозговых структур и их связей с обучением и памятью велик и постоянно пополняется, а случаи Генри и Джоди учат нас, что целостность определенной подсистемы необязательно важна для функционирования других. Можно лишиться способности помнить историю своей жизни, но это никак не повлияет на способность выучить и запом­нить новые моторные навыки.

***

Рассмотрим такой пример: с детства вы повидали много разных птиц, и ваш мозг вывел обобщение, что животные с перьями способны летать. Да, но вы также видели в зоопарке страусов и запомнили это конкретное исключение из правила. Наряду с этим вы могли узнать, что страусиху в вашем зоопарке зовут Дора, однако это знание неприложимо ко всем другим страусам, которых вы могли видеть где-нибудь еще.

Несколько лет назад камнем преткновения для разработчиков искусственных нейронных сетей стала именно проблема различения обобще­ний и конкретных примеров. Они сумели разработать сети, обучавшиеся обобщениям («Существа с перьями летают») или содержавшие коллекции примеров («Птица Дора летать не умеет, тогда как птица Пол летает»). А объединить эти две позиции не удалось: сеть либо медленно меняла свои параметры в результате предъявления ей тысяч примеров, либо меняла всё, причем мгновенно — сразу же, как только ей предъявляли единичные примеры.

Как же получается, что единый мозг обучается разным вещам одновременно в обеих временных рамках, тем более что для запоминания разных типов информации о мире нужны разные временные шкалы. Иногда нужно сделать обобщение («Лимоны желтые»), в других случаях — запомнить конкретный факт («Лимон в отсеке для овощей в холодильнике совсем сгнил»).

Эта очевидная несовместимость целей дает важную подсказку. Чтобы успешно решать обе задачи, мозг должен иметь разные системы, обеспечивающие разные скорости обучения: одна — чтобы выявлять в окружающей реальности общие закономерности (медленное обучение), другая — для эпизодической памяти (быстрое обучение). Согласно предположению, этими двумя системами служат гиппокамп и кора: гиппокамп скор на изменения (и потому быстро учится на примерах), тогда как кора должна потратить время, чтобы неспешно делать обобщения. Первый быстро меняется, удерживая конкретные подробности, а вторая меняется медленно и требует подкрепления множеством примеров. Такой трюк позволяет мозгу быстро обучаться на конкретных примерах («При нажатии этой кнопки запускается двигатель арендованной машины») и одновременно медленно извлекать статистические закономерности из приобретенного опыта («Большинство цветов распускаются весной»).

История вносит свои коррективы

Когда активность проходит через мозг, его структура меняется. Для обширных массивов нейронных лесов в вашем черепе это колоссальная организационная проблема: нервная система должна трансформироваться, чтобы оптимально отражать реалии мира. Каждое отдельное изменение должно внести правильный вклад в нейронную сеть, чтобы она вместила новое знание, причем изменения должны быть позиционированы таким образом, чтобы в нужный момент повлиять на поведение. Нередкая ошибка упрощенчества при изучении памяти — полагать, будто в ее основе лежит единый механизм изменений. Классическая версия усиления и ослабления синапсов уже сослужила нам добрую службу: построенные на этих принципах искусственные нейронные сети способны решать прикладные задачи впечатляющей сложности. Но память не сводится к формированию цепочек синапсов в обширной схеме соединений: по мере притока новых данных простые синаптические модели быстро теряют способность представлять ранее поступившие данные. Деградация воспоминаний — а чем они старше, тем прочнее, — раскрывает нам секрет: существуют разные временные шкалы перемен.

Синаптическая модель удобна нейробиологам и разработчикам искусственных нейронных сетей, но Мать-природа почти наверняка руководствовалась другим подходом. Изменения в основе памяти широко распределены между колоссальными количествами нейронов, синапсов, молекул и генов. Аналогично пустыня хранит воспоминания о гуляющих по ее просторам ветрах: они запечатлены в крутизне барханов, в форме выветривания скальных образований, в характере действия эволюции, задавшего форму крылышкам обитающих в этой природной зоне насекомых и листьям выживающих в ее суровых условиях растений.

Для достижения прогресса в области изучения памяти мы должны максимально реалистично подходить к феномену, который пытаемся здесь разъяснить. Хотя современные искусственные нейронные сети легко решают невероятной сложности задачи (вспомним их фантастическую способность различать фотографии), они еще далеко не овладели базовыми особенностями человеческой памяти. Ее богатство и многогранность, как я предполагаю, обусловлены биологическим каскадом временных шкал. Новая информация встраивается поверх старой, укладываясь в рамки ограничений, предлагаемых предыдущим опытом. Я знаю немало студентов-медиков, которые всерьез опасаются, что если они загрузят себе в память еще один новый факт, то он вытеснит что-то из выученного прежде. На их счастье, модель неизменного объема памяти ошибочна. Напротив, с каждой новой усвоенной порцией знания вы только улучшаете свою способность впитать следующее знание по данной теме.

Отправить