Путеводный нейрон. Как наш мозг решает пространственные задачи

Система направления головы, однажды настроенная, не склонна менять выбранную ориентацию, как будто это вопрос жизни и смерти (что почти наверняка было справедливо для наших предков, кочующих по саванне). Когда Джонсон сел на пароход и покинул Кёльн, его внутренний компас перестроился, но вечером, после возвращения в город, вернулся в первоначальное состояние: «В мгновение ока мир повернулся на 180 градусов»[88]. Джонсону казалось, что солнце садится на востоке. Выбитый из колеи своей неправильно работающей системой ориентации, он сел на ближайший поезд и уехал из города.

Потерять ориентацию можно где угодно, но чаще всего это происходит в местах, в которых мало заметных ориентиров, например внутри больших зданий, где ограничен обзор и нельзя выглянуть из окна. Особенно это относится к больницам: в 1990 году исследование, проведенное в крупном региональном госпитале в США, показало, что персонал тратит 4500 часов в год, объясняя дорогу людям, заблудившимся в сети одинаковых коридоров[89]. Найти дорогу в таких местах трудно даже здоровым, не говоря уже о тех, чьи когнитивные способности могли ухудшиться из-за болезни или возраста.

Непросто ориентироваться и в городах. Если хотите почувствовать почти мгновенный сбой системы направления головы, попробуйте спуститься по одной из глубоких спиральных лестниц, ведущих на платформы лондонского метро на глубине около 50 метров. Несколько однообразных поворотов, по кругу и вниз – и вы утратите представление о направлении, которым обладали на поверхности. Это как принести компас на рудник, где добывают железную руду. Но если вы повернете назад, ваши нейроны направления головы вернутся в исходное состояние в ту же секунду, как только вы окажетесь в знакомой обстановке; это маленькое когнитивное чудо, которое говорит вам: «Я здесь».

Ориентиры необходимы для нашего чувства направления точно так же, как границы – для чувства места. Но как мозг не теряет ориентации при смене обстановки, например когда мы заходим из сада в дом или с улицы в супермаркет? Если это не магазин IKEA и не Эдинбургский замок, то мы, оказавшись в помещении, обычно не теряем ориентацию, хотя заменяем удаленные ориентиры (такие как дерево или небоскреб) на близкие (окно или картина на стене). Мы способны «настраиваться» на геометрию своего дома, не теряя ориентации во внешнем мире, то есть одновременно держим в уме две пространственные системы координат. Как нам удаются такие когнитивные трюки?

Это происходит в ретроспленальной коре, части мозга, играющей важную роль в преобразовании визуальных подсказок, в частности ориентиров, в информацию о пространстве, которую мозг может использовать для составления когнитивной карты. Нейробиологи обнаружили в ретроспленальной коре два вида нейронов направления головы: одни реагируют на далекие ориентиры, другие – на близкие. Именно возбуждение этих нервных клеток позволяет нам не терять ориентацию по отношению к улице, когда мы входим в дом, и знать, где на втором этаже находится ванная и где мы припарковали машину[90].

У ретроспленальной коры есть еще одна замечательная функция: отличать постоянные, полезные ориентиры от временных и ненадежных. Мир полон потенциальных ориентиров, но совершенно очевидно, что внутреннему компасу нет смысла настраиваться на то, что завтра исчезнет. Ретроспленальная кора сильнее реагирует на неизменные ориентиры, такие как деревья, ветряные мельницы и фонарные столбы, чем на автомобили, радугу и птиц на заборах[91]. Опять-таки в этом есть эволюционный смысл, поскольку потеря ориентации в дикой природе могла дорого обойтись нашим предкам; кроме того, это объясняет разницу в навигационных способностях современных людей. Исследования с помощью методов нейровизуализации показывают, что у людей, хорошо ориентирующихся в пространстве, ретроспленальная кора более чувствительная, чем у тех, кто ориентируется плохо, – и потому таким людям легче находить стабильные ориентиры. Элеонор Магуайр, которая исследует память и способности к навигации в Университетском колледже Лондона, говорила, что регулярно встречает здоровых людей, которые, как ни странно, «не способны определить стабильный ориентир, который никуда не исчезнет». Более того, она относит к этой категории и себя, признаваясь, что плохо ориентируется в пространстве, и приписывая этот недостаток плохой работе ретроспленальной коры. «Я постоянно теряю ориентиры. Поворачиваю за угол, уверенная, что увижу этот ориентир, но его нет! Конечно, он не исчез – его никогда там и не было! Я просто неверно его разместила»[92].