Глава вторая Память глазами физиолога

Глава вторая

Память глазами физиолога

В предыдущей главе мы не случайно говорили о сложностях определения памяти, как инструмента нашей мысли, и памяти, как объекта исследования. Говоря в связи с этим о зыбкости границ между научными дисциплинами, занимающимися памятью, и о сложности классификационного разделения этих дисциплин, мы, в частности, избавили себя от необходимости рассматривать определение памяти.

Эта глава написана физиологом, но это не значит, что автор будет говорить о некой физиологической памяти вообще или о памяти, исследуемой строго физиологическими методами. Автор намерен рассказать о памяти, которую он, как физиолог, исследует. Рассказ будет о той памяти, которая, будучи представлена в виде ли модели, в виде ли рабочей гипотезы или результатов эксперимента, скорее физиологична, чем психологична.

Попробуем объяснить, что при этом имеется в виду. Дело в том, что физиолог, беседуя с читателем о памяти, расскажет в основном о механизмах памяти, об общих принципах её работы.

В этой беседе память, скорее, будет представлена схемой (иди гипотетической моделью), выполняющей функции, связанные с регистрацией информации, которую мы слышим, видим, осязаем и т. д., с обработкой и запоминанием её, а также с воспроизведением (припоминанием), О связи функции памяти с человеческой личностью, особенностями человека расскажет психолог.

Задача физиолога — рассказать о памяти, законы действия которой распространим и на животных, поскольку это законы не специфически человеческой памяти, а памяти вообще. Тем не менее и эти обезличенные правила необходимы для понимания того, что же всё-таки происходит в нашей голове, когда мы запоминаем и потом каким-то образом восстанавливаем информацию (вспоминаем). Именно такого рода правила должны помочь пытливому читателю понять, как можно регулировать работу памяти своим личным сознанием.

Следует оговориться, что поскольку память наша при всех успехах науки всё ещё неизведанна и таинственна, то и рассказ, в котором высказывается некая гипотеза, в некотором роде научная фантастика. Впрочем, это судьба всех научных гипотез, ещё не выросших в законы.

Теперь можно отправляться в путь. Для начала предположим, что действие происходит, скажем, 20 лет назад. Тогда, если вы, читатель, услышали что-то, будь то удар грома или мелодия, то процессы, происходящие в мозгу в связи с работой памяти, были бы расчленены наукой на ряд этапов.

Первая стадия — регистрация. Это значит, что если вы услышали стук в окно, то эту ситуацию вы уже зарегистрировали.

Под регистрацией понимается весь комплекс процессов, включающий в себя и колебания барабанной перепонки, и нервные импульсы, в которые превратились эти колебания. Эти нервные импульсы проходят через специальные слуховые ядра подкорковых образований мозга (их называют специфическими, и расположены они в таламусе) и достигают слуховой области коры. Но не только слуховой области. Попадают они и в зрительную область коры, в образования, заведующие движением, например в мозжечок и в моторную кору, и во все практически структуры мозга — в каждое с особым каким-то значением, со своим, можно сказать, заданием. И уже потом, позднее, на основе синтеза как физических параметров поступившей информации, так и её биологической значимости, на основе сравнения этой информации с тем, что из подобных воздействий хранится в памяти, возникает субъективное ощущение. На этом стадию регистрации можно считать законченной. Регистрация не всегда зависит от вас, хотя не следует забывать, что эта самая регистрация, если вы сосредоточиваете на ней своё внимание, приобретает активный характер. И это очень важно для памяти. Но это тема отдельного разговора. Он ещё впереди.

Согласно воззрениям тех лет, после регистрации информация некоторое время находилась в кратковременной памяти. Классический пример — ситуация с номером телефона, который мы подчас помним только пока набираем.

Затем информация проходила через стадию консолидации. На этом этапе она (информация) закреплялась в мозгу, приобретала, так сказать, материальный субстрат. Именно поэтому многие исследователи были заняты поисками молекулы памяти, хотя эти поиски, образно выражаясь, иногда напоминают поиски философского камня. Впрочем, изучение химических основ памяти актуально и сейчас. Просто наука поднялась на ступеньку выше и не только ищет теперь химический ключ к лабиринту памяти (таблетку памяти), но и в значительной мере изучает химизм памяти вообще.

Речь здесь идёт не только о поиске специфических для памяти белков или аминокислот, но и о широком спектре нейрохимических исследований. Суть их в том, что различные структуры мозга, связанные между собой, осуществляют эту связь с помощью так называемых медиаторов — веществ-посредников между нервным волокном и нервной клеткой, веществ, вызывающих в нейроне генерацию электрического импульса. Эти вещества-посредники обычно находятся в так называемых синапсах — утолщениях на нерве, расположенных в месте подхода нерва к нейрону. Когда электрический импульс, распространяющийся по нерву, доходит до синапса, из этого синапса к поверхности нейрона выделяется медиатор. И тогда нейрон генерирует электрический импульс.

Эти вещества-медиаторы для разных структур мозга и даже для разных нервных клеток различны. Так, есть медиаторы, которые возбуждают нейрон, и есть такие, что тормозят его работу. Благодаря этому обстоятельству различается и химизм разных реакций, сопровождающих формирование следа памяти, так как при запоминании разной информации формируются и разные связи в нервной системе (говорят также: «разные функциональные системы»). Таким образом, знание нейрохимии той или иной реакции нередко помогает понять, формированием каких связей между различными мозговыми структурами сопровождается обработка какой-либо информации.

Пройдя стадию консолидации, информация наконец поступала на склад (в долговременную память), где и хранилась до востребования.

Так выглядит образчик научной фантастики двадцатилетней примерно давности. Ещё раз оговоримся, что термин «научная фантастика» здесь употребляется как синоним слова «гипотеза».

Фантастика подкреплялась экспериментальными данными, но и по сей день неясно, что же всё-таки происходит сразу после регистрации, когда информация, превратившись в нервные импульсы, дошла до мозга и разбежалась по нему…

Кратковременную память долгое время объясняли реверберацией (циркуляцией импульсов по замкнутым нервным путям), но в последнее время многие учёные сомневаются в наличии этого феномена или, по крайней мере, в такой его роли. Наконец, поговорим о консолидации. Считалось, что эта стадия обработки информации при запоминании, когда в молекулах клеток мозга происходят определённые химические изменения (т. е. собственно запоминание), очень ранима. 30–50 минут требовалось информации крутиться в мозгу, прежде чем она фиксировалась. Если же в это время вмешаться в работу мозга, то фиксации, казалось, не происходило, информация разрушалась, не запоминалась — наступало забывание. Между тем все эти 30–50 минут мы продолжали контактировать как с внешним, так и с внутренним миром, и вся поступающая в мозг информация, выходит, немедленно попадала на карусели реверберации? Представляете, какой парк культуры представлял бы собой в этом случае наш мозг?

В последние годы появились данные, что запоминание (то самое, что навсегда) происходит, кажется, одновременно или почти одновременно с регистрацией. Возможность амнезии (потери памяти) всё больше подвергается сомнению. Оказалось, что практически все случаи амнезии являются не дефектами следа памяти, а дефектами механизма воспроизведения. Ломается что-то в нём — и мы не можем вспомнить то, что бесспорно помним! Но если нам помочь (эта процедура называется напоминанием), мы можем победить амнезию.

Просто и логично предположить, что одной из причин плохого запоминания информации может быть не дефект памяти, а затруднение поступления информации по адресу. Как запомнить хорошо, если регистрируется плохо?

Регистрация важна. Её значение не только в том, что активная установка на запоминание позволяет словно бы усилить запоминаемую информацию, сделать её контрастнее. Важность стадии регистрации ещё и в том, что восприятие внешнего мира просто так, само по себе — вещь едва ли возможная. Всё, что мы воспринимаем, сравнивается с тем, что уже есть в нашей памяти, проходит через фильтры наших желаний и целей. Мозг при этом анализирует все характеристики воспринятого: и объективные, и субъективные.

Чтобы закончить с этим вопросом, приведём два простых примера, демонстрирующих, как объективное и субъективное в восприятии зависят друг от друга.

Вам не раз случалось, читатель, поднимать лёгкий предмет, на который вы настраивались, как на тяжёлый (например, вместо ожидаемой полной вы поднимали пустую коробку). Не правда ли, этот предмет казался вам легче, чем он есть? Он прыгал вверх так, словно имел едва ли не отрицательный вес.

Снизу его подталкивала разница между реальным весом и вашим представлением о нем.

Второй пример. Представьте, что вы выходите из дома, не зная времени дня, но прикидывая, что сейчас вечер. Оказывается, день, но какой слепящеяркий!

Да, регистрация — важная вещь. Результаты экспериментов на животных показывают, однако, что особую важность при этом имеет не столько качественное, без помех проведение нервных импульсов от рецептора к мозгу, сколько какие-то другие физиологические процессы, происходящие уже на более высоком уровне. По времени соответственно они протекают непосредственно вслед за проведением. С этими-то процессами и связаны нарушения памяти, вызванные ухудшением регистрации.

Выяснено это было в изящном эксперименте, проведённом под руководством профессора Р. Ю. Ильюченка. В этом эксперименте действие химического вещества, затрудняющего регистрацию, блокировалось сразу же после регистрации другим препаратом — антагонистом первого. Второй препарат действовал мгновенно, или, как говорят, «на кончике иглы», и получилось, что, хотя регистрация и была затруднена, след памяти формировался вполне исправно. Если второе вещество не вводить, память нарушается.

Что же это за процессы, сохранность которых так важна, чтобы след памяти и зафиксировался, и воспроизвёлся? Консолидация всё-таки?

В том-то и дело, что не только понятие консолидации, но и само понятие амнезии потеряло в последние годы свои привычные очертания. Раньше было проще: амнезия — потеря памяти. Теперь амнезия — скорее не воспроизведение следа памяти.

Здесь уместно добавить, что и сегодня многие крупные учёные-физиологи придерживаются теории консолидации, находя новые (и подчас весьма остроумные) доказательства её правильности, Инструментом, однако, и в этих экспериментах является всё та же амнезия. Но можем ли мы сказать, что если какая-то информация не вспоминается, то она забыта и нет её в памяти вообще? Строго говоря, нет… Мы можем утверждать лишь то, что объективно имеем: информация не вспоминается, не воспроизводится. Так что же это такое — невоспроизведение, носящее маску амнезии?

Учёные, пытаясь выяснить сущность амнезии (ведь ясно же, что, найдя причину потери памяти, мы приблизимся и к механизму её формирования), пробовали вызывать амнезию всевозможными способами. Что же оказалось?

Оказалось, что если амнезию провоцировать судорожным электрошоком, то след памяти можно восстановить и повторной проверкой его сохранности, и напоминанием ситуации, в которой производилось обучение. След памяти может восстановиться и сам по себе. Между тем при судорогах электрическая активность мозга во всех его отделах очень сходна — изменения электрической активности, которые можно было бы связать с памятью, просто теряются в этом однообразии. Можно сказать так, что все образования мозга в этом случае шагают в ногу. Но для мозга это плохо, гармония его работы — гармония случайностей. Представьте детерминированные случайности. Сколь бы несообразным ни казалось это сравнение, оно отражает суть процессов, происходящих в мозгу.

Другое сравнение, связанное с воздействием на электрическую активность мозга искусственно вызываемых судорог. Представьте щит с множеством лампочек, где запоминание информации эквивалентно зажиганию одной из лампочек. При судорогах зажигаются все лампочки!

А память всё-таки сохраняется. Более того, электрофизиологическими исследованиями удалось выяснить, что сразу после судорожного воздействия, когда след памяти как будто бы стирается, электрические потенциалы в мозгу показывают, что подопытное животное всё помнит, но, по какой-то причине не демонстрирует своё знание. По какой же?

Эксперименты эти выглядят так.

Животному — кошке несколько раз подряд предъявлялись два стимула, причём второй предъявлялся через определённое фиксированное время после первого. Кошка слышит звуковой щелчок и спустя какое-то время получает по лапе удар электрическим током, не очень сильный, но неприятный. Кошка, понятно, лапу отдёргивает. Это случается несколько раз подряд — и вот уже кошка точно запомнила время, через которое она получит удар по лапе. Как это удаётся узнать? Дело в том, что на оба стимула — и на щелчок, и на удар — в коре головного мозга регистрируются электрические реакции. Называются эти реакции вызванными потенциалами. Именно вызванные потенциалы условно и изображены на рисунке. И вот, если животное обучено, оно отдёргивает лапу уже и тогда, когда предъявляется только первый стимул. Для исследователя важным и интересным в этом явлении было то, что в мозгу в это время по-прежнему наблюдались обе электрические ответные реакции. Всё выглядело так, как будто кошка восприняла оба стимула, хотя второй стимул, повторяем, отсутствовал. Следовательно, второй ответ как бы говорил от лица кошки: «Я знаю, я помню, что в этот самый момент меня ударят. Врасплох меня не возьмёшь». Значит, второй ответ, этот вызванный потенциал на пропущенный раздражитель, — это символ памяти. Животное обучилось — вот о чём свидетельствует этот необычный ответ, вызванный потенциал на пропущенный раздражитель регистрировался во многих образованиях мозга. Во многих, но не во всех одновременно. Получалась этакая мозаика распределения электрического символа памяти в мозгу.

После обучения применялось электросудорожное воздействие. Оно состояло в раздражении электрическими импульсами одного из подкорковых образований мозга. Образование это называется миндалевидным комплексом и относится к кругу тех, что во многом заведуют нашими эмоциями (и поэтому называются эмоциогенными). Кстати, раздражение того же миндалевидного комплекса, но током небольшой силы в несколько раз ускоряет обучение. Стоит же чуть-чуть увеличить силу тока — и в мозгу регистрируется судорожная активность.

После судорог порядок в работе мозга ломался. Примерно на час. Лапу кошка отдёргивать переставала. Казалось бы, потеря памяти, пусть и кратковременная. Но нет, оказалось, всё не так просто. Во многих образованиях мозга по-прежнему наблюдались электрические символы памяти. Более того, во многих подкорковых образованиях, особенно связанных с эмоциями, они даже увеличивались. Память сохранялась, но изменялась мозаика её распределения в мозгу, и в результате внешнее, поведенческое проявление памяти исчезало.

Вывод ясен, и теперь к нему приходит всё большее количество исследователей; для полноценного, нормального функционирования памяти необходима сонастроенность образований мозга, нужна гармония в их работе. Для каждого вида информации своя. На важность такой сонастроенности мозговых функций указывали такие крупные советские учёные, как академики П. К. Анохин, Н. П. Бехтерева, М. Н. Ливанов. Между прочим, организация, осмысление материала, а также и мнемотехнические приёмы выполняют функцию такого синхронизатора, гармонизатора функции памяти.

Все эти данные были получены автором главы в исследованиях электрических потенциалов мозга при электросудорожных воздействиях. Но может быть, есть и другие грани функции памяти, непосредственно связанные с амнезией? Может быть, память не связана с электрическими потенциалами мозга так прямо? Учёные пытались вообще погасить ту лампочку на щите, о которой говорилось выше. Способы были различными.

Представьте, что при формировании следа памяти в мозгу формируется какое-то вещество, в устройстве которого и прячется информация. Помешайте образованию этого вещества, и вы погасите лампочку.

Предположим теперь, что в запоминании участвуют так называемые медиаторы — вещества, которые обеспечивают передачу нервных импульсов в нашем организме. Специальными фармакологическими препаратами нарушили работу этих веществ — и что же? Амнезии добиться не удалось, напоминание вполне справлялось с таким серьёзным вмешательством в работу мозга.

Пойдём дальше. Предположим, что при запоминании в мозгу с помощью знаменитой рибонуклеиновой кислоты (РНК) образуются новые белки. В них, может, кодируется информация? Однако применение веществ, угнетающих и синтез белков, и синтез РНК, не дало ответа. Полная, настоящая амнезия достигнута не была.

Но ведь должно же что-то происходить в организме, в мозгу! Не беспредметна же память! Не о душе же, в самом деле, говорить!

Понятно, что среди множества процессов, происходящих в организме при восприятии информации, есть где-то и тот, который связан с запоминанием. Где он? Может, мы бьём мимо цели и выбираем в обмене веществ не те вещества и не те реакции?

Учёные пытались угнетать и общий обмен веществ, применяя различные средства от гипоксии (недостаток кислорода) до воздействия жидким азотом. Но существа, которые можно заморозить и разморозить, так сказать, без ущерба для их здоровья, память сохраняли и после таких воздействий.

Одна оговорка. Во всех такого рода экспериментах учёные работают с так называемым односеансовым обучением. Этот термин нам представляется более удачным, чем распространённый термин «одноразовое обучение». При односеансовом обучении процедура предъявления животному раздражителей (стимулов) кратковременна.

Пример. Крыса помещается в камеру, в которой есть отверстие в другую, меньшую камеру. Крыса, естественно, обследует эту норку и при этом получает удар электрическим током. При правильно подобранной силе удара больше в эту норку крыса не пойдёт. Научилась. Запомнила, что это неприятно, что это опасно.

Далее учёные пытаются сразу же после обучения эту память стереть, получить амнезию. Сразу же, но не в то же самое время!

Между тем специальными исследованиями, проведёнными автором этой главы в совместной работе с профессором А. М. Иваницким, было показано, что для зрительной системы, например, время восприятия составляет всего 175–225 мс[1]. Очень короткий интервал времени! Можно, конечно, вмешаться в процесс восприятия и позднее. И даже добиться того, что, восприняв что-то одно, человек будет считать, что увидел нечто другое. Можно, но и здесь максимальный отрезок времени весьма невелик. Он составляет 275–300 мс после предъявления информации.

Очевидно, что при любых, даже доведённых до совершенства экспериментах какой-то временной интервал между обучением и амнезирующим воздействием, как бы мал он ни был, всё-таки остаётся. И теперь мы знаем: для того чтобы восприятие информации успело произойти, нужно совсем немного времени. Его-то, видимо, и достаточно, чтобы след памяти зафиксировался. Такое положение справедливо приводит к предположению, что на первой стадии (стадии регистрации) происходит непосредственная регистрация информации в памяти. Просто в памяти, без деления её на кратковременную и долговременную. Тот этап, когда мы осознаём информацию, связываемый обычно с кратковременной памятью, возможно, представляет собою следовое воспроизведение материала, уже зафиксированного в памяти. Мы словно бы проверяем, что мы запомнили, понадобится ли нам это и в какой степени. При этом мы запоминаем и эти оценочные признаки, и отметку времени, и эмоциональные характеристики информации. Так создаётся программа воспроизведения — ключ к последующему припоминанию материала. Возможно, именно формирование программы воспроизведения и принимается нередко за консолидацию.

Напомним, однако, что эксперименты с односеансовым обучением проводятся обычно на животных и воспроизведение следа памяти, которое потом удаётся, получить, происходит всё-таки в искусственных условиях. Животному помогают вспомнить. Эта помощь состоит в так называемой процедуре напоминания. Проводя процедуру напоминания, экспериментатор моделирует или условия эксперимента, или часть информации, полученной животным, или эмоциональный фон, на котором проводилось обучение.

Пусть обучение не проводится повторно. Но экспериментатор-то знает, в чём оно состояло, и поэтому в процедуре запоминания так или иначе содержится конкретная подсказка. Важность, смысл и механизм действия этой подсказки состоит в том, что благодаря ей мы усиливаем работу программы воспроизведения.

Таким образом, мы знаем, что благодаря процедуре напоминания можно вытаскивать информацию из забвения, и если бы экспериментаторы не выработали весьма хитроумных методов напоминания, мы, возможно, И по сей день считали бы, что после многих воздействий на нервную систему вырабатывается амнезия. Мы считали бы, что забывание — это дефект хранения информации, а не её воспроизведения. Мы не знали бы, что забыть — это, как правило, забыть, как вспомнить.

Таковы результаты экспериментов на животных. Но разве не то же самое происходит с человеком, когда при действии гипноза или при раздражении с целью лечения отдельных участков мозга он вспоминает то, о чём, казалось, и понятия не имел?

Приведём несколько примеров, взятых из научной литературы.

Испытуемый, наблюдавший в течение двух секунд серию рисунков, вспоминает их весьма приближённо, а вот под гипнозом — детально.

Человек не может вспомнить детали комнаты, в которой провёл детство. Не помогает и гипноз, но когда человеку внушают ещё и возраст, соответствующий тому времени, человек всё вспоминает!

Для эффективной работы программы воспроизведения побочные обстоятельства могут иметь ключевое значение, поскольку вместе, в ассоциации они содержат в себе и знание той полки, на которой хранится информация, и путь к ней. Кажется, сама природа одарила нас всем, что необходимо для безотказной работы памяти, остаётся только не забывать об этом и, в частности, о том, что фундамент воспроизведения закладывается при запоминании. Мнемотехника — один из важнейших кирпичей этого фундамента.

Продолжим примеры.

Один каменщик под гипнозом мог описать отдельные кирпичи в стене дома, со времени строительства которого прошло 30 лет. В обычных условиях он вообще вряд ли нашёл бы этот дом.

Возможны такие ситуации, когда воспроизведение происходит, но не осознаётся. Нет узнавания того, что мы воспроизводим, нам кажется, будто мы только что выдумали то, что на самом деле просто вспомнили. Но может быть и так, что мы не можем узнать материал, который отчётливо и осознанно вспоминаем. Подсунула что-то память, но что? Мы не можем вспомнить название песни, мелодия которой крутится у нас в голове весь день. Подобный случай может быть и с музыкантом-профессионалом. Так, Направник однажды не мог вспомнить название оперы, мелодию из которой напевал, А ведь он не раз дирижировал при её исполнении!

Помните, в главе «Парадоксы памяти» мы говорили о том, что воспоминание при приложении к нему усилия может ускользать, не даваться? Думается, это может быть связано и с тем, что эти усилия не входят в программу воспроизведения информации. Говоря проще, вид (сорт, условия, если хотите) запоминания и вид воспроизведения должны соответствовать друг другу. Как раз по этой причине механически зазубренный материал и вспоминается механически. Даже такое вмешательство в работу памяти, как вынужденное (по просьбе педагога, например) размышление над материалом, может сделать невозможным дальнейшее припоминание.

Одним из интересных доказательств важности соответствия условий запоминания и воспроизведения являются результаты опытов Пенфилда. В этих опытах испытуемым помогали вспомнить забытое. Стимулируя во время операции височные области мозга, Пенфилд вызывал у больных очень яркие воспоминания, отличающиеся исключительной точностью. Для нас в этих данных интересно в первую очередь может быть то, что по окончании стимуляции больной не может вспомнить всего этого! Условия менялись — и информация опять пряталась на своей полке без адреса. Пряталась потому, что для её произвольного воспроизведения просто запоминания мало.

Мы уже говорили, что запоминание, по всей видимости, происходит почти мгновенно. Дальнейшее изложение было посвящено тому, что, помимо запоминания информации, человеку нужно выработать и запомнить комплекс мер, которые помогут ему потом эту информацию восстановить. И, как вы правильно подумали, речь пойдёт о мнемотехнике. Просто мнемотехника может быть осознанной и неосознанной. Что же касается ситуаций, когда под гипнозом или при других воздействиях припоминание возможно, а в других условиях — нет, то они как раз и относятся к случаю, в котором мы запоминаем чистую информацию, но не фиксируем условие её припоминания.

Каковы же эти условия?

Этим вопросам и посвящены две следующие главы нашей книги.