Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS

Как выяснилось, и крысы, и люди хуже всего справляются с интегрированием по траектории, – по мнению сторонников теории когнитивных карт, именно этой разновидностью навигации занимается гиппокамп. Айкенбаум сомневается. «Против теории интегрирования пути я возражаю в том числе потому, что мы плохо умеем это делать», – говорит он. Счисление пути применимо в локальном масштабе на небольших расстояниях, но эта стратегия нецелесообразна при навигации в реальном мире, поскольку при ней накапливается ошибка (за исключением, по всей видимости, тех, кто освоил сложную окружающую среду вроде арктической тундры или австралийской пустыни). Может ли теория когнитивных карт в гиппокампе в полной мере объяснить навигационные способности человека, или тут есть что-то еще?

Айкенбаум с охотой говорит о том, чем навигация не является. «Думаю, навигация не связана с картами в декартовой системе координат, – говорит он. – Тут все дело в истории или в памяти». Гиппокамп связан не столько с пространственной памятью, сколько с «пространством памяти», поясняет он. Эта разница очень важна. Истинная навигация, по мнению Айкенбаума, функционирует, когда мы путешествуем в место, которого не видим. Она требует планирования будущего (представление места, в которое мы хотим попасть), вычисления или извлечения из памяти маршрута, позволяющего туда попасть (последовательность или нарратив), а затем ориентирования, чтобы убедиться, что мы не сбились с пути, зачастую через сравнение воспоминаний (а возможно, описания, которое мы слышали) с восприятием движения в пространстве в реальном времени. «Для решения задачи навигации требования к памяти очень велики, – сказал он. – Память участвует на каждом этапе».

Айкенбаум считает, что пространство и его роль в функции гиппокампа переоценены. Для него пространство всего лишь одна из множества «структур», в которых мы храним память. Он убежден, что клетки гиппокампа, получившие название нейронов места, гораздо более гибки и способны адаптироваться к разным измерениям. Одно из таких измерений – время, и по этой причине Айкенбаум называет их не нейронами места, а нейронами времени. «Время – интересный философский вопрос. Создаем ли мы его? – размышляет он. – В процессе навигации вы перемещаетесь и в пространстве, и во времени, и гиппокамп составляет карту и того и другого». Результаты исследований убедили его, что эти клетки времени участвуют в организации эпизодической памяти и что картирование последовательностей воспоминаний во времени не менее важно для навигации, чем картирование географического пространства. Задача в том, чтобы попытаться спроектировать эксперименты, которые продемонстрируют разницу, потому что «обычно не получается разделить пространство и время».

Подозвав меня взмахом руки к своему столу, он открыл видео на компьютере. Я смотрела на изображение здоровой и упитанной белой крысы с черными отметинами. Голову скрывали провода, прикрепленные к вживленным в мозг электродам. Айкенбаум провел этот эксперимент в лаборатории, которая находилась дальше по коридору, несколько лет тому назад. В чем-то опыт был похож на многие другие. Крысу выпускали в лабиринт в форме восьмерки, на выходе из которого ждала награда. Но теперь в начале лабиринта установили беговую дорожку, и, прежде чем крыса находила путь к награде, ей приходилось становиться на дорожку, а та была запрограммирована так, чтобы случайным образом ускоряться и замедляться. Когда крыса начинала бежать на месте с разной скоростью, электроды в ее мозгу регистрировали возбуждение трех разных нейронов гиппокампа, обозначавшихся на экране цветными точками. «Посмотрите внимательно, – сказал Айкенбаум. – Сначала синяя точка, потом зеленая, а за ними розовая».

Когда крыса побежала, я увидела, что клетки возбуждаются в таком порядке, как предсказывал Айкенбаум. Просматривая видео, он радовался не меньше, чем четыре года назад. Но что доказывали эти разноцветные нейроны? Поддерживая постоянство поведения (бег) и положение (на одном месте) и придав случайный характер скорости беговой дорожки, Айкенбаум сумел отделить расстояние, которое пробежала крыса, от времени бега и проследить, какие нейроны картируют каждую из переменных. Результаты эксперимента показали, что гиппокамп одновременно кодирует и время, и расстояние. Затем, когда беговая дорожка останавливалась и крыса продолжала свой путь через лабиринт, исследователи регистрировали возбуждение тех же самых нейронов, потому что они кодировали пространство. Подобные эксперименты, в которых нейроны гиппокампа «картируют» несколько переменных, убеждают Айкенбаума, что гиппокамп способен не только структурировать физическое пространство, но и создавать «временно структурированные пережитые впечатления в виде представления моментов во времени»[181].

Много лет изучая поведение крыс в лабиринтах, Айкенбаум пришел к выводу, что гиппокамп является «великим организатором» мозга.