Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS

Причина, утверждали Надель и О’Киф, заключается в том, что пространство само обладает особыми свойствами. Если цвет, движение и другие характеристики объектов можно у них забрать, то пространство имеет уникальный статус: это «неустранимый аспект нашего восприятия мира»[174]. Первые 50 страниц книги «Гиппокамп как когнитивная карта» представляют собой обзор теорий пространства в западной философии. Авторы излагают идеи Исаака Ньютона и Готфрида Лейбница, Джорджа Беркли и Иммануила Канта, указывая, что эти философы, а также многие другие физики и математики принадлежали к одному из двух лагерей: они считали пространство либо абсолютным, либо относительным. Взгляд на пространство как на абсолют был сформулирован Ньютоном в XVII в. и заключался в том, что оно является неизменной структурой – или вместилищем, – в которой существуют объекты. По релятивистским воззрениям, пространство состоит из взаимоотношений между объектами и не может существовать независимо от этих взаимоотношений. Беркли, Лейбниц и Дэвид Юм даже утверждали, что наш разум не способен познать материальный мир, поскольку ставили под сомнение само существование этого мира. Кант не раз менял отношение к пространству, пока в 1787 г. не опубликовал «Критику чистого разума», где признавал пространство абсолютом, но лишь потому, что разум внутренне приспособлен организовывать его таким образом. Или, как выразились О’Киф и Надель, «пространство было способом восприятия, а не воспринимаемым явлением»[175]. Двое нейробиологов, работавших два столетия спустя, не только вдохновлялись идеями Канта; они чувствовали, что открыли нейронную основу для этой философской модели априорной способности к восприятию пространства.

В своей книге О’Киф и Надель утверждали, что для человека важно как абсолютное, так и относительное восприятие пространства. «Конструктор мозгов» «подстраховался и снабдил свое изобретение обеими системами»[176]. Организм воспринимает пространство по отношению к себе (эгоцентрически), но мозг обладает и «неэгоцентрической когнитивной способностью», или возможностью представлять мир в аллоцентрической перспективе, – иными словами, он способен объективно отображать окружающую среду в трехмерном пространстве. Это и есть когнитивная карта в гиппокампе.

Надель и О’Киф основывали свою теорию на нескольких сотнях исследований из «литературы о повреждениях» (lesion literature)[177], в которых животным, а в некоторых случаях и людям с повреждением гиппокампа давали определенные задания, чтобы понять, какие когнитивные функции у них пострадали. Когда исследователи удаляли часть мозга, отвечающую за упорядочение пространства, последствия поражали. Например, в 1975 г. О’Киф, Надель и несколько их студентов взяли 32 самца крыс, вскрыли у половины из них черепную коробку и с помощью ювелирных щипцов разрушили свод мозга – нервные волокна, которые выходят из гиппокампа. Затем всем крысам не давали пить, вызвав у них жажду, и провели несколько тестов, измеряя, как быстро животные находят воду. Местоположение поилки не менялось, но крысы с поврежденным мозгом не могли запомнить ее местонахождение или дорогу к ней – то есть научиться месту. Животные каждый раз искали воду так, как будто впервые выполняли это задание; они утратили способность к формированию когнитивных карт. Эти исследования подтверждали гипотезу Наделя и О’Кифа о ключевой роли гиппокампа. Клетки гиппокампа, утверждали они, кодируют пространство в аллоцентрическую (неэгоцентрическую) схему, или карту. Затем животное использует эту карту для навигации, вычисляя расстояние между объектами в пространстве, ориентируясь и определяя пространственные отношения.

До того как в начале 1970-х гг. О’Киф открыл нейроны места, нейробиологи знали, что гиппокамп участвует в формировании памяти, хотя и спорили, какая это память. Одним из профессоров у Наделя и О’Кифа в Университете Макгилла была нейропсихолог Бренда Милнер, которая первой стала изучать пациента Г. М. и написала статью о природе его амнезии после удаления части височной доли мозга, что позволило избавить его от тяжелой эпилепсии. Милнер признавала, что существуют разные системы памяти и научения и что амнезия Г. М. эпизодична по своей природе. Однако последующие теории о функциях гиппокампа утверждали, что он отвечает также за семантическую память, то есть запоминание фактов. Примирить теорию Милнер с другими теориями – вот какой была одна из самых трудных задач, стоявших перед О’Кифом и Наделем. Их теория предсказывала, что гиппокамп является ядром нейронной системы, которая образует пространственную структуру для хранения воспоминаний о том, что произошло в конкретном месте, и хранит не факты, а события. «Идея заключалась в том, что эпизоды строятся на основе пространственной структуры путем добавления линейного чувства времени, а также других когнитивных способностей более высокого порядка»[178].