Models of the Mind

Когда в 1953 году американский врач Уильям Сковилл удалил гиппокамп с каждой стороны мозга 27-летнего Генри Молесона, он думал, что помогает предотвратить припадки Молесона. Чего Сковилл не знал, так это того, какое невероятное влияние окажет эта процедура на науку о памяти. Молесон (более известный как H. M." в научных работах, чтобы скрыть свою личность до самой смерти в 2008 году) после процедуры получил некоторое облегчение от припадков, но у него больше никогда не формировались осознанные воспоминания. Последующая и постоянная амнезия Молесона положила начало исследованию гиппокампа - изогнутой структуры длиной в палец, расположенной глубоко в мозге, - как центрального звена в системе формирования памяти. Как выяснилось в ходе беспокойных поисков Лэшли, это место действительно играет особую роль в хранении воспоминаний.

Современные теории функционирования гиппокампа таковы: информация о мире сначала попадает в гиппокамп в зубчатой извилине - области, которая проходит вдоль нижнего края гиппокампа. Здесь представление грунтуется и подготавливается к тому, чтобы стать формой, более удобной для хранения в памяти. Затем зубчатая извилина направляет связи туда, гдесчитается , формируютсяаттракторы, - в область под названием CA3; CA3 имеет обширные рекуррентные связи, что делает ее основным субстратом для эффектов, подобных сети Хопфилда. Затем эта область посылает выход в другую область, называемую CA1, которая действует как ретрансляционная станция; она посылает запомненную информацию обратно в остальные части мозга (см. рис. 10).

 

Рисунок 10

Что интересно в этом последнем шаге - и что, возможно, запутало первоначальные выводы Лэшли - так это то, что эти проекции в различные области мозга, как полагают, облегчают копирование воспоминаний. Таким образом, СА3 действует как буфер, или хранилище, сохраняя воспоминания до тех пор, пока они не будут перенесены в другие области мозга. Для этого он реактивирует память в этих областях. Таким образом, гиппокамп помогает остальным частям мозга запоминать информацию, используя ту же стратегию, которую вы используете при подготовке к тесту: повторение. Многократно активируя одну и ту же группу нейронов в других областях мозга, гиппокамп дает этим нейронам возможность самим пройти процесс гебистского обучения. В конце концов их собственный вес изменится настолько, что память будет надежно сохранена.

Зная об этом хранилище памяти в мозге, исследователи могут изучить, как оно работает. В частности, они могут искать в нем аттракторы.

В 2005 году ученые из Университетского колледжа Лондона регистрировали активность клеток гиппокампа у крыс. Крысы привыкли находиться в двух разных вольерах - круглом и квадратном. Нейроны гиппокампа проявляли одну активность, когда они находились в круге, и другую, когда в квадрате. Тест на наличие аттракторов проводился, когда животное помещали в новую среду "сквирл", форма которой была чем-то средним между кругом и квадратом. Исследователи обнаружили, что если окружение было более квадратным, то нейронная активность переходила к паттерну, ассоциирующемуся с квадратом; если окружение было более круговым, то к паттерну, ассоциирующемуся с кругом. Важно отметить, что в ответ на промежуточное окружение не возникало никаких промежуточных представлений, только круг или квадрат. Это делает воспоминания о круге и квадрате аттракторами. Начальный входной сигнал, который не является в точности одним или другим, нестабилен; он неизбежно направляется к ближайшему установленному воспоминанию.

Сеть Хопфилда воплотила в жизнь теории Хебба и показала, как аттракторы - обычно изучаемые в физике - могут объяснить тайны памяти. Однако Хопфилд понимал, что математика не может быть реализована в реальных мозгах в реальных лабораториях. Он описывал свою модель как "простую пародию на сложности нейробиологии". Действительно, как творение физика, оналишена всего липкого богатства биологии. Но как пародия, способная к мощным вычислениям, она также предложила множество открытий - открытий, которые не ограничились простым хранением и запоминанием.

* * *