Парковочная аналогия
Сью Беккер из Канады пришла к совершенно аналогичному выводу и выразила всю идею через легко запоминающуюся аналогию. Если угодно, ее можно было бы представить в лос-анджелесской формулировке и в мюнстерской версии. Сью Беккер выбрала североамериканский вариант: допустим, вам приходится каждый день ездить на работу на машине, и вы всегда оставляете ее на гигантской парковке вашей фирмы. Каждый день вам нужно запоминать, где вы припарковались. Свое знание об этой парковке вам ежедневно приходится дополнять единственной, но важнейшей деталью, а именно где вы сегодня оставили автомобиль. Для этого не нужно забывать (или перезаписывать), где вы парковались вчера, – эта информация не имеет никакого значения. Помните ли вы, где оставляли машину 27 июля прошлого года, не поможет вам снова найти ее сегодня вечером.
Вряд ли вы решите эту задачу, если запомните, что остановились возле желтого автомобиля. Желтый автомобиль к вечеру может уехать, кроме того, на этой парковке таких машин может быть много. Лучше сделать вот что: мысленно нанести в правильное место на карте парковки, которую вы уже давно запечатлели в уме, новый крестик, и опять же в уме и совершенно бессознательно добавить временнýю отметку.
Илл. 24. Аналогия между функцией новых нейронов, которые образуются в гиппокампе взрослого, и парковкой показывает, что новые нервные клетки используются для гибкой актуализации имеющегося знания. Точно так же на парковке приходится заново искать место и опять запоминать, где именно вы поставили машину, причем для этого не нужно с нуля заучивать «всю парковку» или забывать, где автомобиль стоял вчера
Легко понять, как здесь сходятся различные гипотезы о функции новых нейронов. Речь о том, чтобы гибко вносить новую информацию в воспоминания и представления. Для этого нужно определить и знать, что в ситуации изменилось, а также представлять себе контекст. Новую информацию нужно связать с контекстом и гарантировать, чтобы она распознавалась как новая – до следующего дня, когда поступят другие сведения о другом свободном месте на громадной парковке, которое не следует путать со старым.
А мюнстерская версия? Все то же, только с велосипедами на вокзале…
Новые нейроны в водном лабиринте
Мы с моим коллегой Александром Гарте немного злились, что великолепная парковочная аналогия пришла в голову Сью Беккер, а не нам. Но мы сказали себе, что, если эта идея верна – а мы со всей ясностью осознавали ее очевидность, потому что этот вывод откровенно напрашивался из совместных работ с Лауренцем Вискоттом, – то отсутствие новых нейронов должно также проявляться в испытаниях, которые были бы ближе к жизни, чем мигательный рефлекс, условный рефлекс страха и диковатые эксперименты с сенсорным экраном на мышах, где те в качестве пальца используют нос (с помощью последних подтвердили гипотезу сепарации паттернов).
Однако, к сожалению, различные исследования показали, что результаты, которые мыши и крысы демонстрируют в водном лабиринте Морриса, не слишком зависят от того, исключены ли новые нейроны из процесса или включены в него. Существует линия мышей, у которых не хватает определенного гена – по прихоти природы у этих животных он отвечает исключительно за деление стволовых клеток в гиппокампе. Этих мышей вдоль и поперек исследовали в различных тестах, включая тест Морриса. Было ясно: для обучения «как такового», в какой бы степени оно ни было обусловлено функциями гиппокампа, новые клетки не нужны. Но мы предположили, что эти тесты, возможно, не подходят для тех аспектов обучения, за которые отвечают новые нервные клетки. Поэтому, исходя из своих теоретических рассуждений, мы использовали вариант водного лабиринта, в котором можно измерить гибкость в обучении. Мышей учат находить платформу в бассейне, затем, на следующий день, коварно перемещают ее в другое место, а животным ничего не говорят. Разумное поведение с их стороны – сначала посмотреть в старом месте, а потом быстро пуститься на поиски, используя при этом знания из первого тура. Мы обнаружили, что мыши без новых нервных клеток прекрасно обучались в первом раунде, хотя, может быть, и немного медленнее, чем животные, у которых шел нейрогенез взрослых. Но затем они гораздо дольше искали платформу на старом месте, прежде чем приняться за обучение вновь. Они залипли на старой информации, были менее гибкими
. Это хорошо сочеталось с нашей гипотезой.
Илл. 25. Мыши проходят тесты обучения на компьютере. Сенсорный экран реагирует на касание кончиком носа. В том числе такое испытание подтвердило, что новые нейроны важны для когнитивной гибкости и переосмысления информации
Когда нейрогенез взрослых простимулировали физической активностью или пребыванием в обогащенной среде, гибкость тоже повысилась
. Это сочеталось с гипотезой еще лучше.
Больше всего поведенческих экспериментов, посвященных функции новых нейронов и вопросу, как обучение способствует нейрогенезу взрослых, провела Нора Абру и ее коллеги из Бордо. С годами сформировалась очень впечатляющая и сложная картина, подробностей в которой гораздо больше, чем мы можем рассмотреть здесь. Например, Нора Абру прицельно исключала новые нейроны из процесса обучения точно в определенные моменты времени
. При этом она также установила, что значение имеют не только сохраняющиеся новые нейроны, но и то, что другие клетки уничтожаются, – предполагается, что они могли бы сформировать противоречивые ассоциации. Однако самое главное, что у Норы Абру тоже вырисовывается все более конкретное представление о значении пластичности, которую обеспечивают новые нервные клетки, и что взаимосвязь здесь обоюдная. Иными словами, нейрогенез взрослых способствует когнитивной деятельности, которая, в свою очередь, влияет на нейрогенез взрослых.
Среди публикаций Норы Абру есть работа, темой которой заявлена гибкость и где из несколько иных предположений она пришла к тем же выводам, что и мы. Затем, наконец, в 2014 году Майкл Дрю и его коллеги с помощью аппарата с сенсорным экраном, который позволяет продемонстрировать сепарацию паттернов у грызунов, показали, что новые нейроны и здесь участвуют в переучивании и обучении заново. Итак, гипотезы действительно сходятся в одну точку
.
Новые нейроны помогают забывать
Большое удивление и некоторое смятение вызвала сенсационная работа Пола Франкленда и его коллег из Торонто. Франкленд показал, что выученное знание без новых нервных клеток не может быть забыто
. Для этого он в первую очередь опять же использовал условный рефлекс страха определенного рода, но в сложных, хорошо продуманных вариантах. Если отключить формирование новых нервных клеток после обучения, неприятная ассоциация сохранялась дольше, чем при наличии нейрогенеза взрослых.
