Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS

Первым, кто рассказал мне об универсальной амнезии у детей, был нейробиолог. Кейт Джеффри в своей лаборатории в Университетском колледже Лондона изучает работу клеток гиппокампа у крыс. Она пытается выяснить, почему человеческий мозг использует одни и те же нейронные цепи для ориентирования в пространстве и для эпизодической памяти. Кейт называет это одной из самых больших загадок мозга. «Почему природа использовала те же структуры и для восприятия пространства, и для памяти – функций на первый взгляд столь разных? – писала она в журнале Current Biology. – Одна из захватывающих возможностей заключается в том, что когнитивная карта представляет, если можно так выразиться, сцену, на которой разыгрывается драма вспоминаемых событий. В такой интерпретации она служит «оком разума» для воспоминания не только о местах, но и о событиях, которые в них происходили, и даже – согласно новейшим данным, полученным методами нейровизуализации, – для воображения»[64].

Познакомившись с Джеффри на конференции в Лондоне, я рассказала о своей детской памяти. Может быть, существует возраст, когда, если можно так выразиться, «включаются» наши когнитивные способности для составления карты пространства? Джеффри сказала, что мы очень мало знаем о том, как развивается система восприятия пространства во младенчестве; неизвестно ни то, насколько наш мозг «запрограммирован» от природы, ни то, насколько глубоким должен быть наш опыт взаимодействия с окружающей средой, чтобы обусловить функции мозга. Некоторые исследования показали, что животные, выросшие в ограниченном или обедненном пространстве, испытывают трудности в решении простых пространственных задач, однако остается неясным, как эти результаты можно перенести на людей. «Думаю, упомянутые вопросы в этой области все еще не решены. У нас нет точных ответов. Но это явление существует – период младенчества и раннего детства, о котором не сохраняется долговременной эпизодической памяти. У нас как будто не закладываются эти воспоминания», – сказала Джеффри. Она подчеркнула, что у младенцев не формируются когнитивные карты, как у взрослых людей. «У них пространственная организация информации далеко не столь разнообразна. Возможно, воспоминания, формируемые в раннем детстве, пока гиппокамп еще находится в стадии развития, могут быть переписаны или искажены новыми возникающими нейронными связями. И став взрослым, вы не можете извлечь из памяти воспоминания о первых годах жизни тем же способом, каким извлекаете более поздние»[65].

Анатомически гиппокамп крыс похож на гиппокамп человека, и для Джеффри изучение их мозга и регистрация активности их нейронов во время движения позволяет заглянуть в физиологию пространственного картирования и памяти. Когда мы обсуждали эти вопросы, я спросила Джеффри: как именно, по мнению нейробиологов, гиппокамп воспринимает пространство и формирует его образ? Джеффри любезно взяла лист бумаги, карандаш и начала рисовать прямоугольник и стрелки, изображая классическую схему строения гиппокампа. Она начала с прямоугольника, соответствующего энторинальной коре, обозначила его как EC и разбила на пять зон, обозначающих пять разных типов клеток. Энторинальная кора, объяснила она, служит главным интерфейсом между неокортексом – областью коры головного мозга человека, которая ассоциируется с интеллектом, – и гиппокампом. Все первичные сенсорные зоны – зрение, обоняние, слух, осязание, как выразилась Джеффри, «немного этого, немного того» – имеют связи с энторинальной корой. От этого прямоугольника стрелки отходили к другим, обозначенным DG, CA3, CA2, CA1 и SUB. Это были главные компоненты нейронных цепей гиппокампа, каждая из которых имела связи с разными слоями энторинальной коры. «К тому времени как информация поступает в гиппокамп, успевает много чего произойти; эти сигналы подвергаются серьезной обработке, – объяснила Джеффри. – Выяснилось, что второй слой соединен с CA3, а третий слой – с CA1 и основанием гиппокампа, однако выходные сигналы из CA1 поступают в пятый слой энторинальной коры. – Она сделала паузу, посмотрела на мой нахмуренный лоб и усмехнулась. – В общем, как-то так; но здесь много путей – и туда, и обратно».

В последние годы в Центре изучения мозга Гарвардского университета были получены потрясающие изображения гиппокампа. Нейробиолог Джефф Лихтман придумал метод картирования мозга мыши с помощью микроскопа. Манипулируя генами, Лихтман добился того, чтобы в отдельных нейронах мозга мыши вырабатывались разные флуоресцирующие белки, которые при увеличении под микроскопом светятся ярким розовым, синим или зеленым светом. Эта «мозговая радуга» показывает, что клетки гиппокампа организованы в единообразные упорядоченные слои. Если клетки коры головного мозга выглядят как галактика беспорядочно разбросанных звезд, то нейроны гиппокампа выстроились в изящные арочные своды.