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

● Процедурная память: когда мы повторяем одно и то же действие снова и снова (завязываем шнурки, читаем стихотворение наизусть, считаем, жонглируем, играем на скрипке, катаемся на велосипеде), корковые и подкорковые нейроны подвергаются модификациям с тем, чтобы в будущем передавать информацию быстрее и эффективнее. В итоге паттерн нейронного возбуждения, лишенный любой пассивной активности, воспроизводится с точностью часового механизма. Это процедурная память – компактная, бессознательная запись нейронной активности, ассоциированной с привычными видами деятельности. В процедурной памяти гиппокамп не участвует: за счет регулярной практики воспоминания сохраняются в имплицитном пространстве памяти, в первую очередь включающем особые подкорковые структуры – базальные ганглии. Вот почему пациент Г. М. даже в отсутствие сознательной, эпизодической памяти, опосредованной гиппокампом, по-прежнему мог приобретать новые навыки. Исследователи даже научили его писать задом наперед, глядя на свою руку в зеркале. Поскольку Г. М. не помнил, как долго он тренировал этот навык раньше, он был просто ошеломлен, увидев, как хорошо давалось ему это новое «искусство»!

Истинные синапсы и ложные воспоминания

Сюжет незабываемого фильма «Вечное сияние чистого разума» (2004) французского режиссера Мишеля Гондри построен вокруг компании, которая специализируется на выборочном стирании воспоминаний. И правда, разве плохо, если бы мы могли каким-то образом удалять воспоминания, отравляющие нашу жизнь, – например, вызывающие посттравматический стресс у участников боевых действий? Или, наоборот, рисовать иллюзорные полотна ложных воспоминаний?

Нейробиологи так хорошо изучили нейронные сети, задействованные в памяти, что идея Мишеля Гондри, на самом деле, не такая уж фантастическая. Обе манипуляции уже были проведены на мышах командой другого лауреата Нобелевской премии, профессора Судзуми Тонегавы. Сначала ученые запускали мышь в комнату, где она получала несколько слабых ударов электрическим током. Позже животное старательно избегало этого помещения; это означало, что данный неприятный эпизод был запечатлен в его памяти. Коллегам Тонегавы удалось даже визуализировать этот процесс. Используя сложный двухфотонный микроскоп, они смогли отследить, какие нейроны были активны в каждый момент времени. Как выяснилось, комната А, которая ассоциировалась с ударами током, и комната Б, где не происходило ничего плохого, вызывали активность в разных группах нейронов гиппокампа.

Затем исследователи решили проверить, можно ли изменить эти эпизодические воспоминания. Пока мышь физически находилась в комнате А, ученые снова подвергли ее воздействию слабых электрических разрядов, но на этот раз искусственно активировали популяцию нейронов, кодирующих комнату Б. Это искусственное обусловливание дало удивительный эффект: позже, когда мышь вернулась в комнату Б, она испугалась и замерла. Плохое воспоминание теперь было связано с комнатой Б, где ничего неприятного не случалось¹¹⁰. Иными словами, реактивации значимой группы нейронов было достаточно, чтобы пробудить воспоминание и связать его с новой информацией.

После этого команда Тонегавы превратила плохое воспоминание в хорошее. Можно ли стереть травматическое воспоминание? Да. Реактивируя нейроны, кодирующие комнату Б, в присутствии особей противоположного пола (беспроигрышный вариант), исследователи успешно стерли ассоциацию с ударами электрическим током. Теперь мыши отнюдь не избегали проклятой комнаты Б – напротив, они принимались лихорадочно исследовать ее, как будто искали половых партнеров¹¹¹.

Другая группа исследователей применила несколько иную стратегию: они активировали исходную группу нейронов и одновременно ослабляли синапсы, которые их связывали. На протяжении нескольких дней мышь не проявляла ни малейших воспоминаний о первоначальной травме¹¹².

Следуя той же логике, французский исследователь Карим Бенченан успешно внедрил новое воспоминание в мозг спящей мыши¹¹³. Всякий раз, когда животное засыпает, нейроны в его гиппокампе самопроизвольно реактивируют воспоминания о предыдущем дне – особенно о местах, где оно побывало (более подробно мы поговорим об этом явлении в главе 10). Решив воспользоваться этим обстоятельством, Бенченан подождал, когда мозг спящей мыши реактивирует нейроны, связанные с определенной локацией в клетке, а затем сделал ей инъекцию дофамина, нейротрансмиттера удовольствия. И – о чудо! – как только мышь проснулась, она со всех лап побежала к этому месту! Таким образом, изначально нейтральная локация за ночь приобрела совершенно иное значение – столь же притягательное, как сладость Прованса или место, где мы впервые влюбились.