Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Теперь предположим, что я увидел президента в Овальном кабинете и что мои эмоциональные системы сочли этот опыт достаточно важным, чтобы сохранить его в памяти. Что будет делать мой мозг? Чтобы «зафиксировать» это событие, недавно активированные нейроны претерпевают выраженные физиологические изменения. Они изменяют силу своих взаимосвязей, тем самым повышая вероятность того, что эта же группа нейронов сработает в будущем. Одни синапсы становятся физически больше, другие дублируются. Нейроны-мишени могут отрастить новые шипики, терминали или дендриты. Все эти анатомические модификации предполагают экспрессию новых генов в течение нескольких часов или даже дней. Эти изменения – физический базис научения: в совокупности они образуют субстрат для памяти.

Как только синаптическая память сформирована, нейроны могут отдохнуть: память остается спящей, бессознательной, но вписанной в саму анатомию моих нейронных сетей. В будущем благодаря этим связям одной внешней подсказки (скажем, фотографии президентского кабинета) будет достаточно, чтобы вызвать каскад нейронной активности в исходной сети. Этот каскад восстановит паттерн нейронных разрядов, подобный тому, который имел место в момент формирования воспоминания, и в конечном счете позволит мне узнать лицо Дональда Трампа. Согласно этой теории, каждое восстановленное воспоминание есть реконструкция; припоминание – это попытка воспроизвести первоначальный паттерн нейронного возбуждения в тех же самых группах нейронов.

Таким образом, память нельзя отнести к некой одной области мозга – она распределена по многим, если не по всем, нейронным сетям, ибо каждая из них способна изменять свои синапсы в ответ на частые паттерны нейронной активности. Однако не все нейронные системы играют одинаковую роль. Несмотря на отсутствие единой и внятной терминологии, на сегодняшний день исследователи различают по крайней мере четыре вида памяти.

● Рабочая память: она хранит ментальные репрезентации в активной форме в течение нескольких секунд. Она существует главным образом за счет дружного срабатывания многих нейронов в теменной и префронтальной коре, поддерживающих нейроны в других, периферийных областях¹⁰⁶. Именно рабочая память позволяет нам помнить номер телефона, пока мы вводим его в смартфон: определенные нейроны поддерживают друг друга и таким образом сохраняют информацию в активном состоянии. Этот тип памяти преимущественно основан на поддержании устойчивого паттерна активности; впрочем, недавно было обнаружено, что он, вероятно, включает в себя и кратковременные синаптические изменения¹⁰⁷, позволяющие нейронам ненадолго засыпать и быстро возвращаться в активное состояние. Как бы то ни было, рабочая память ограничена секундами: как только мы отвлекаемся на что-то другое, ансамбль активных нейронов распадается. Рабочая память – буфер мозга, предназначенный для хранения только самой актуальной, самой свежей информации.

● Эпизодическая память: гиппокамп – структура, расположенная в глубинах полушарий головного мозга под корой, – записывает события повседневной жизни. Нейроны гиппокампа, по-видимому, запоминают контекст каждого эпизода: они кодируют, где, когда, как и с кем все произошло. Сохранение событий осуществляется посредством синаптических изменений, благодаря которым мы можем вспомнить их позже. Знаменитый пациент Г. М.[22], чьи гиппокампы в обоих полушариях были удалены в ходе хирургической операции, навсегда утратил способность запоминать: он жил в вечном настоящем, не имея возможности добавить ни единого нового воспоминания к своей ментальной биографии. Последние данные свидетельствуют о том, что гиппокамп задействован во всех видах быстрого научения. Если усвоенная информация уникальна, будь то некое событие или интересное открытие, нейроны гиппокампа приписывают ему определенную последовательность возбуждения¹⁰⁸.

● Семантическая память: воспоминания не остаются в гиппокампе навсегда. Ночью наш мозг воспроизводит их и перемещает в новое место в коре. Там они трансформируются в постоянное знание: мозг извлекает информацию из приобретенного опыта, обобщает ее и интегрирует в обширную библиотеку знаний о мире. Спустя несколько дней мы все еще помним имя президента, но не помним, где и когда мы впервые его услышали: из эпизодического воспоминание перешло в разряд семантического. То, что изначально было всего лишь единичным эпизодом, трансформировалось в стойкое знание, а его нейронный код переместился из гиппокампа в соответствующие корковые сети¹⁰⁹.