Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS

С тех пор уже на протяжении десятилетий эти клетки удивляют исследователей своими пластичными, почти сверхъестественными свойствами. Последовательность их возбуждения соответствует положению в пространстве, и поэтому местоположение животного можно реконструировать по частоте пульсации нейронов места. Это означает, что ученые могут проследить активность нейронов крысы и на основе только этой информации в реальном времени определить положение животного в пространстве. Исследования показали, что, после того как нейрон закодирует пространство – этот процесс, по всей видимости, требует всего пары минут нового опыта, – последовательность возбуждения клетки может сохраняться на протяжении нескольких месяцев, указывая на ее роль в пространственной памяти. Активность нейронов места регистрируется и во время сна, причем характер возбуждения совпадает с тем, что наблюдался в период активности, и было высказано предположение, что сон может способствовать консолидации памяти о тех местах, которые недавно исследовала крыса. Эти клетки также способны перестраиваться, то есть при помещении крысы в другую окружающую среду те же самые нейроны возбуждаются в другом порядке.

Почти сразу же после обнаружения клеток места О’Киф пораженно осознал, что они, по всей видимости, подтверждают малоизвестную гипотезу, сформулированную более 30 лет тому назад, задолго до того, как технические достижения позволили ученым регистрировать активность отдельных нейронов: это была теория когнитивной карты. «Когда на следующий день я размышлял о результатах эксперимента, – писал О’Киф о своем открытии, – меня захватил калейдоскоп идей о том, как много значит эта находка. И первое, о чем я подумал: а что, если гиппокамп – это и есть та самая “нейронная площадка” когнитивной карты [Эдварда] Толмена, туманной гипотетической конструкции, при помощи которой он объяснял некоторые аспекты поведения грызунов в лабиринте? Той, которая не получила широкого признания в исследованиях животных и почти не обсуждалась в 1960-х?» О’Киф испытал «длительную эйфорию классического архимедовского типа»[165]: возможно, он нашел когнитивную карту.

Слово лабиринт происходит от греческого λάβρυς, что означает «двойная секира» – символ минойской богини, которой в древности поклонялись на Крите. Царь Минос приказал Дедалу построить такой сложный лабиринт, чтобы из него не смог выбраться Минотавр, которого впоследствии убил Тесей, нашедший обратную дорогу благодаря нити Ариадны. В английском языке слово maze (лабиринт), скорее всего, изначально обозначало «затеряться в раздумьях», а в Средние века имело значение «сбивать с толку», «приводить в недоумение», «грезить». Традиции запускать крыс в лабиринты, чтобы исследовать их поведение и пространственное восприятие, уже больше ста лет. В 1890-х гг. молодой психолог из Чикаго наблюдал за крысами на отцовской ферме, которые рыли ходы к своим гнездам под крыльцом старой хижины. Откопав ходы, он увидел, что они похожи на лабиринт, и задумался: нельзя ли использовать лабиринт, чтобы больше узнать о том, как крысы находят дорогу домой, а также проверить память и обучаемость животных?

Один из коллег ученого, Уиллард Смолл, занимался экспериментальной психологией; вдохновленный рассказом, он сконструировал первый лабиринт для крыс. В качестве образца он взял знаменитый садовый лабиринт в форме трапеции, созданный в лондонском Хэмптон-Корте в конце XVII столетия и полный поворотов и тупиков. В конструкции из проволочной сетки на деревянной платформе размером шесть на восемь футов (1,8 × 2,4 м) он предусмотрел шесть тупиков. Смолл тщательно записывал каждое действие крыс, исследовавших лабиринт, – и с удивлением обнаружил, что слепые животные находят выход так же быстро, как и остальные. Эксперименты, подобные тому, что проводил Смолл, становились все более популярными, и в 1937 г. Эдвард Толмен, выступая на конференции перед коллегами, сказал: «Суть всего, что важно в психологии… можно исследовать путем непрерывного экспериментального и теоретического анализа тех факторов, которые определяют поведение крыс в точке выбора в лабиринте»[166].