Память и психологическое состояние

В мозге хранятся миллиарды впечатлений: некоторые мимолетны, некоторые сохраняются на всю жизнь. Мы называем их воспоминаниями. Точно так же, как поступающая сенсорная информация разбивается на составляющие, а затем вновь собирается воедино, образуя наше восприятие, оно, в свою очередь, также разбивается на части, которые записываются в памяти. Все части направляются на хранение в разные отделы нашей огромной “библиотеки” Каждое обращение к ним отпечатывает их в нейронной структуре мозга все сильнее, пока не наступает момент, когда наши воспоминания становятся, по сути, единым целым с личностью.

Память бывает очень разной: это и те картины, которые приходят в голову, когда мы думаем о доме своего детства, и способность сесть на велосипед и поехать, крутя педалями, не задумываясь, как это делается, и тревожное чувство, связанное с местом, где с нами некогда произошло что-то страшное, и умение находить знакомую дорогу, и знание, что Эйфелева башня находится в Париже. “Стройматериалы”, поставляемые памятью, используются воображением, особенно когда мы представляем себе будущее. Мы никогда не придумываем ничего по-настоящему нового, а лишь перестраиваем фрагменты прошлого опыта — своего собственного или опыта других людей, переданного нам. Наш творческий метод состоит в том, чтобы разбивать мозаики опыта и составлять из осколков новые картины.

Неудивительно, что в памяти трудно разобраться. Воспоминания всех типов записываются и считываются по-разному, и в сложную сеть участвующих в этом процессе взаимодействий вовлечены десятки отделов мозга. Однако мало-помалу на наших картах вырисовывается география человеческой памяти.

Чтобы понять, как работает память, ее необходимо изучать на уровне отдельных клеток: именно там записываются воспоминания.

Какой бы тип воспоминаний мы ни выбрали, все они состоят из одних и тех же элементов — объединений нейронов, возбуждающихся всякий раз, когда возбуждается один из них, и создающих активность определенного характера. Мысли, ощущения, идеи, галлюцинации — любые функции мозга (за исключением беспорядочных волн возбуждения, сопровождающих эпилептические припадки) обеспечиваются точно таким же механизмом. Одна конфигурация активности, например группа возбуждающихся вместе соседних нейронов в слуховой коре, создает у нас ощущения, связанные с восприятием определенной музыкальной ноты. Другая конфигурация, локализованная в другой области мозга, создает чувство страха, третья — ощущение синего цвета, четвертая — определенного вкуса, например терпкого привкуса вина. Воспоминания также образованы такими конфигурациями активности. Единственное отличие воспоминаний от ощущений состоит в том, что они остаются записанными в мозге уже после того, как прекращается действие стимулов, их вызвавших. Воспоминания образуются, когда определенная конфигурация активности возникает неоднократно или при особых обстоятельствах, способствующих ее сохранению. Так происходит потому, что всякий раз, когда нейроны той или иной группы совместно возбуждаются, это увеличивает вероятность их следующего совместного возбуждения. Одновременная активация связанных друг с другом нейронов происходит оттого, что каждый из них, возбуждаясь, вызывает возбуждение другого или других, как зерна пороха в зажженной пороховой дорожке. При этом, в отличие от зерен пороха, нейроны могут возбуждаться неоднократно. Чем чаще возбуждается нейрон, тем сильнее его воздействие на другие, с которыми он связан, и тем выше вероятность того, что он вызовет возбуждение и в них. Когда нейрон, связанный с первым, возбуждается, на его поверхности происходят химические изменения, делающие его чувствительнее к стимуляции со стороны первого нейрона. Этот процесс называют долговременной потенциацией. Если первый нейрон перестанет стимулировать второй, тот может пребывать в состоянии повышенной готовности несколько часов, а иногда и дней, и если в течение этого периода первый нейрон вновь возбудится, второй может среагировать, даже если частота возбуждения первого сравнительно мала. Повторное возбуждение сделает второй нейрон еще чувствительнее — и так далее. Рано или поздно многократное одновременное возбуждение может связать нейроны друг с другом настолько крепко, что малейшая активность первого нейрона будет вызывать возбуждение всех нейронов, с которыми он связан. Так и записываются воспоминания.

На то, станет ли конкретное ощущение воспоминанием, влияет много факторов. Например, если вы, впервые почувствовав терпкий привкус вина, не обратите на него особого внимания, восприняв его просто как один из множества привкусов, из которых складывается вкус вина, объединение возбуждающихся вместе нейронов, создавшееся на мгновение при возникновении у вас ощущения терпкости, окажется слабым и может со временем исчезнуть. Если это произойдет, вы забудете данный привкус, и когда вы ощутите его вновь, он покажется вам таким же незнакомым, как и в первый раз. (Хотя, вероятнее, нейроны, ответственные за ощущение герм-

Связь

Первоначальный стимул

— — Связь достаточно сильная, чтобы вызвать возбуждение

г

>

/

г

U

 

Воспоминания состоят из групп нейронов, в определенном порядке возбуждающихся вместе всякий раз, когда их активируют. Связи между отдельными нейронами, соединяющими их в одно воспоминание, образуются путем так называемой долговременной потенциации. а) На клетку №i действует стимул, вызывающий ее возбуждение. Если она возбуждается с достаточной частотой, это вызывает возбуждение также в клетке №2, с которой первая клетка связана. В результате в клетке №2 происходят изменения: химические рецепторы, ранее остававшиеся у нее внутри, выходят на поверхность.

Это делает клетку №2 более чувствительной к возбуждению со стороны клетки №1. Клетка №2 остается в таком состоянии (как бы поставленной на паузу) несколько часов или дней, б) Если в течение этого периода клетка №1 вновь возбуждается, даже слабого ее возбуждения оказывается достаточно, чтобы вызвать возбуждение в клетке №2. С каждым разом, когда эти две клетки возбуждаются одновременно, связь между ними усиливается. В итоге они могут оказаться связаны навсегда, так что возбуждение первой неизменно вызывает возбуждение второй, в) Когда клетки №№i и 2 возбуждаются одновременно, их совместного возбуждения оказывается достаточно, чтобы возбудить другие, даже слабо связанные с ними клетки. Если это происходит неоднократно, то все вместе они образуют устойчивую конфигурацию активности — воспоминание.

кости, все-таки сохранят у вас очень слабое “особое” влечение друг к другу, так что, когда вы снова ощутите этот привкус, у вас возникнет смутное ощущение узнавания.)

Но все сложится иначе, если (например, на курсах дегустации) вы сознательно приложите усилия, чтобы научиться отличать терпкий привкус вина от всех остальных оттенков его вкуса, и сконцентрируетесь именно на терпкости. В этом случае объединение нейронов, активируемых терпким привкусом, будет возбуждаться неоднократно и с каждым разом усиливаться. Рано или поздно связь этих нейронов друг с другом станет настолько сильной, что все они будут возбуждаться по малейшему поводу, терпкий привкус станет вам хорошо знакомым и вы научитесь сразу его распознавать. Кроме того, эти изменения могут сделать данный привкус приятнее. Узнавание, особенно узнавание сенсорных стимулов, составляет важную часть наслаждения. Вот почему человек может научиться ценить много вкусов, в том числе терпкость вина.

Воспоминание о терпком привкусе, касающееся исключительно вкусовых ощущений, устроено элементарно. Все, что оно вам дает, — это возможность узнавать данный привкус. Однако если, ощутив его, вы свяжете его с названием “терпкий”, возникнет ассоциация, соединяющая те нейроны, возбуждение которых вызывает ощущение терпкости, и те, в которых записано слово “терпкий". Тогда ваше воспоминание о терпком привкусе будет включать не только вкус, но и ярлык, его обозначающий. Так что когда кто-нибудь вам скажет: “Это вино очень терпкое”, вы получите представление о вкусе. Вы можете также дополнить воспоминания о терпком привкусе вина знаниями о винах, для которых он характерен, и о химической структуре вызывающих его веществ. Чем больше ваша память сохранит сведений о разных аспектах терпкого вкуса, тем больше будет пользы и тем легче вам будет обращаться к воспоминаниям, потому что каждый аспект таких воспоминаний сможет служить чем-то вроде рукоятки, за которую все, что вы

 

В работе памяти задействованы многие области мозга. Височная доля: в коре надолго сохраняется долговременная память. Скорлупа: здесь хранится процедурная память, например навыки езды на велосипеде. Гиппокамп задействован в записывании и считывании воспоминаний, особенно личных и связанных с ориентированием на местности. Миндалина: здесь могут храниться бессознательные воспоминания, связанные с психологическими травмами. Хвостатое ядро: здесь записаны многие инстинкты — то же, что воспоминания, но заданные генетически.

запомнили, можно будет вытащить из памяти. Кроме того, многогранные знания о терпкости вина дадут вам возможность высказывать суждения вроде: “Довольно скромное ординарное вино, но с приятным терпким послевкусием” (если, конечно, у вас возникнет такое желание).

В итоге воспоминания этого рода обычно входят в состав так называемой семантической памяти — запаса сведений о вещах, которые мы “знаем” независимо от личных взаимоотношений с ними. Когда воспоминания еще только записываются, они неизбежно составляют часть более обширного конструкта, включающего в том числе личные взаимоотношения. Например, воспоминания о терпком привкусе вина будут сначала включать сведения о том, где вы его впервые ощутили, кто был там вместе с вами, о чем вы при этом говорили, и так далее. Но если эти личные компоненты ваших воспоминаний не будут обладать для вас каким-то особым значением, со временем они постепенно coTpvTCH из памяти, и все, что вам останется, будет знание терпкого привкуса как такового. Это относится ко всем вещам, которые мы “знаем”: как выглядят горы, какой город — столица США, как называются те штуки из ткани, которыми мы закрываем окна... Когда-то все эти сведения были ассоциированы с воспоминаниями о том, при каких обстоятельствах мы впервые их получили. Но личные детали давно выветрились у нас из головы, и остались только голые, но полезные факты.

Воспоминания, сохраняющие антураж из личных подробностей, совсем другие, и наш мозг работает с ними иначе. Эти воспоминания, входящие в состав так называемой эпизодической памяти, обычно сохраняются в контексте времени и пространства. Сюда относятся воспоминания о нашем пребывании в тех или иных местах. Знания, записанные в эпизодической памяти, имеют личный характер, в отличие от знаний о том, что Белый дом — в Вашингтоне. Когда такие вещи всплывают в памяти, у нас отчасти восстанавливается то психологическое состояние, в котором мы пребывали в момент запоминания.

Психологическое состояние — это совокупность всего нашего восприятия окружающего мира и самих себя, объединяющая в единое целое наши сенсорные ощущения, мысли, чувства и воспоминания. Оно обеспечивается совместной работой миллионов конфигураций возбуждения нейронов, создающей поток “мегаконфигураций”, каждая из которых соответствует отдельному моменту нашей сознательной жизни. Предположим, вы сидите на берегу моря, пьете красное вино, слушаете музыку и беспокоитесь о своих детях, отправившихся в плавание на парусной лодке и вовремя не вернувшихся. Мегаконфигурация активности, происходящей у вас в мозге в каждый момент, будет включать элементы конфигураций беспокойства, вкуса вина, вида морской синевы, звучащих в данное мгновение нот, а возможно, также образов лиц ваших детей, или сцены расставания с ними, или какого-либо недавнего случая, когда кто-то из них также поздно вернулся домой, или спасжилетов береговой охраны, или, возможно, сложных представлений о том, что вы скажете детям, когда они вернутся. Эта плеяда iii множества форм нейронной активности подвержена непрерывным изменениям, происходящим по мере того, как у вас в голове затухает одна мысль н во шикает другая. Но пока ваше внимание сосредоточено па главной теме, общая конфигурация активности (мега-мегаконфигурация) будет оставаться узнаваемой.

Большинство мегаконфигураций такого рода не задерживается в памяти: они возникают лишь однажды и навсегда исчезают. Даже мега-мегаконфигурации обычно оставляют в памяти лишь смутный отпечаток. Но бывают и такие, что горят над болотом нашей долговременной памяти как яркие огни. Это могут быть детские воспоминания о пляже и песке, утекающем сквозь пальцы, или застывший кадр из давнего и в остальном забытого отпуска, или, может быть, поразительно отчетливый образ давно умершего друга. Почему эти конфигурации остаются, а другие исчезают?

В большинстве случаев все дело в эмоциях. У нас в памяти задерживаются именно те сцены, которые по той или иной причине сопровождались эмоциональным возбуждением. Это происходит оттого, что эмоциональное возбуждение по определению вызывается всплеском возбуждающих нейромедиаторов, повышающих активность нейронов в некоторых отделах мозга. Такое повышение активности приводит к двум эффектам, каждый из которых по очевидным причинам полезен для выживания. Во-первых, это повышение остроты восприятия, создающее ощущение абсолютной отчетливости и замедленности происходящего, которое характерно для критических

Ощущения, которым суждено быть записанными в долговременной памяти, передаются в гиппокамп, где они остаются на хранении в течение двух-трех лет. За это время гиппокамп неоднократно воспроизводит такие воспоминания, активируя кору больших полушарий, откуда они и поступили, и каждое такое воспроизведение приводит к более надежному закреплению воспоминаний в коре. В конечном счете они оказываются надежно записаны в коре, и нужда в гиппокампе для их считывания может отпасть. Значительная часть воспроизведения воспоминаний гиппокампом, судя по всему, происходит во сне. Наши сны во многом состоят как раз из повторного воспроизведения событий прошедшего дня за счет сигналов, которые гиппокамп посылает в кору больших полушарий.

а) Процедурная память — память о том, как делать что-ни- будь, например ездить на велосипеде, хранится в мозжечке и скорлупе. Глубоко укорененные привычки хранятся в хвостатом ядре.

б) Воспоминания о страхе — фобии и страшные эпизоды из прошлого — хранятся в миндалине.

в) Эпизодическая память — личные воспоминания, похожие на фильмы, отражающие наш жизненный опыт, закодированы в гиппокампе и хранятся в коре больших полушарий.

В конечном счете они оказываются разбросаны по разным зонам коры. Их считывание, как и считывание семантической памяти, осуществляется корой лобных долей.

г) Семантическая память — факты, регистрируемые корой

и в конечном счете кодируемые в коре височных долей. Считываются лобными долями.

Сны О НЕДАВНИХ СОБЫТИЯХ

 

Активность в мозге человека, который смотрит фильм о том, как некто идет по городу, хорошо знакомому испытуемому. Светящаяся область — гиппокамп.

мгновений. Во-вторых, это усиление долговременной потенциации, благодаря которому возрастает вероятность того, что события, переживаемые в таком состоянии, удастся запомнить и впоследствии избегать их (если это что-то плохое) или стремиться к их повторению (если хорошее).

Вышеописанный эпизод может считаться хорошим кандидатом на сохранение в долговременной памяти, потому что включает несколько ярких сенсорных стимулов (вид моря, звуки музыки, вкус вина), каждый из которых способен стать одной из “рукояток”, за которые сцена может быть извлечена из памяти и воспроизведена в сознании. Причем каждое такое воспроизведение будет все надежнее закреплять ее в памяти. Еще важнее то, что все это пропитано чувством страха. Если дети вернулись целыми и невредимыми, со временем об этом происшествии могут остаться лишь смутные воспоминания. Но если за этой сценой последовало появление на пороге полицейского, который принес весть о несчастном случае, память о той музыке, том пейзаже и вкусе того вина, вероятно, останется с вами на всю жизнь.

Эпизоды, которым суждено отложиться в долговременной памяти, не сразу запечатлеваются в ней. Процесс их перевода на постоянное хранение занимает до двух лет. В течение этого времени они остаются уязвимыми и легко стираются из памяти.

Именно такое воспроизведение в коре больших полушарий образов, закодированных в гиппокампе, и передача их обратно в гиппокамп (консолидация памяти) рано или поздно превращает некоторые мимолетные впечатления в неизгладимые воспоминания.

Воссоздание исходных конфигураций нейронной активности предотвращает их распад и приводит к тому, что такие конфигурации все надежнее закрепляются в коре больших полушарий, пока не оказываются закреплены там надолго, если не навсегда. Кроме того, они постепенно оказываются связаны друг с другом независимо от гиппокампа. Такая связь позволяет любому аспекту незабываемого эпизода играть роль “рукоятки”, за которую он извлекается из памяти. Например, если вам довелось пережить что-то вроде описанного случая, может оказаться, что и годы спустя какая-нибудь мелочь, например мелодия звучавшей тогда музыки, приведет к тому, что нахлынут воспоминания.

Значительная часть воспроизведения воспоминаний гиппокампом, судя по всему, происходит во сне. Регистрация активности клеток гиппокампа показывает, что во время сна они ведут “диалог” с клетками коры больших полушарий, передавая друг другу сигналы и отвечая на них. Часть этой активности происходит во время “медленной” фазы сна, когда человек не видит сновидений — или видит, но смутные, которые немедленно забываются¹. Пока воспоминания не закодированы в коре, они остаются неустойчивыми и могут стереться. Но даже когда они закрепляются окончательно, они не становятся неизменными. По сути, любое наше воспоминание — это не воспоминание о нашем опыте как таковом, а воспоминание о последнем случае, когда мы вспо-

Различные аспекты какого-либо воспоминания, например все, что приходит в голову, когда мы слышим слово “собака”, распределены по многим участкам мозга и могут быть связаны с миллионом других представлений. Например, образ собаки будет храниться в зрительных отделах мозга, наряду с образами, которые ассоциируются с этим животным (конуры, собачьего мячика, кости, испуганной кошки). Звуки, издаваемые собакой (лай и вой), будут закодированы в слуховой коре. Когда мы думаем о собаке, гиппокамп извлекает из памяти все подобные элементы и соединяет их в единое целое.

Канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд идентифицировал участки мозга, ответственные за воспоминания, стимулируя кору больших полушарий во время операций на головном мозге пациентов, страдавших эпилепсией. Пациент при этом оставался в сознании. Номерами отмечены места, стимуляция которых вызывала воспоминания.

минали этот опыт. Поэтому воспоминания постоянно меняются. Механизм, приводящий к изменению воспоминаний, — более или менее тот же самый, что механизм консолидации памяти. Как нам предстоит убедиться, всякий раз, когда мы что-то вспоминаем, наши воспоминания немного меняются, потому что смешиваются с текущим опытом. Процесс, в ходе которого слегка измененное воспоминание, по сути, вытесняет свой предыдущий вариант, называют реконсолидацией. Он во многом аналогичен повторному сохранению информации на перезаписываемом ди-ви-ди².

Повреждения гиппокампа могут приводить к катастрофическим последствиям для памяти, потому что без него человек не может запомнить ничего нового. Если целиком удалить этот орган, в памяти не будет задерживаться ничего, и время, по сути, остановится. Не столь масштабные повреждения могут приводить, например, к тому, что у человека перестают сохраняться личные воспоминания, но остается способность запоминать факты³.

Предположение, что различные элементы эпизодических воспоминаний хранятся в отделах коры, где

Гиппокамп обоих полушарий активируется, когда человека просят вспомнить какие-либо события, происходившие с ним самим, то есть обратиться к эпизодической памяти (вверху).

При ориентировании на знакомой местности гиппокамп тоже активируется, но только в правом полушарии (внизу).

эти элементы первоначально регистрируются, подтверждается тем, что воспроизведение эпизодических воспоминаний сопровождается активацией многих областей коры.

Однако гиппокамп передает в кору на хранение далеко не все долговременные воспоминания. В отличие от воспоминаний детства и известных нам фактов, пространственные воспоминания остаются закодированными в нейронах гиппокампа в виде внутренних карт. Это выяснилось в ходе знаменитого обследования лондонских таксистов с использованием позитронно-эмиссионной томографии. Таксистов, лежащих внутри томографа, просили представить себе маршрут из одной точки Лондона в другую. Когда испытуемый представлял себе, как едет по знакомому маршруту, у него активировался гиппокамп. Этого не происходило, когда испытуемого просили просто вспомнить что-либо, например городские достопримечательности⁴.

Хотя для кодирования и воспроизведения личных воспоминаний и требуется гиппокамп, имеются данные, указывающие на то, что воспоминания о вещах, которые некогда приводили нас в ужас, могут, по крайней мере частично, откладываться в миндалине — структуре лимбической системы, ответственной за реакцию страха. Эмоциональный эффект страшных эпизодических воспоминаний вроде тех, которые характерны для посттравматического стрессового расстройства, по-видимому, производится миндалиной. Именно поэтому такие воспоминания могут оказывать как психологическое, так и физиологическое воздействие, сравнимое с воздействием первоначального опыта, которым они вызваны.

Насколько надежны различные механизмы работы нашей памяти? Один из способов оценить это состоит в том, чтобы посмотреть, что происходит, когда память нас обманывает.