Существует также разница между кратковременной и долговременной памятью. Первой мы пользуемся, когда запоминаем какое-нибудь число на несколько минут или план возможных комбинаций в шахматах, прежде чем сделать ход. Кратковременная (или оперативная) память связана, по всей видимости, с работой частей коры головного мозга, в частности лобных долей. Долговременная память позволяет нам вспоминать события детства. Тот факт, что большинство людей не помнят многое из произошедшего до того, как им исполнилось три года, свидетельствует о том, что до этого возраста долговременная память сформирована не полностью. В настоящее время ведутся активные исследования, направленные на то, чтобы понять, как происходит отбор информации из оперативной памяти для долговременного запоминания, как, где и в какой форме она откладывается и, наконец, как эта информация извлекается из памяти.
Одна из областей мозга, имеющих ключевое значение для запоминания, называется гиппокамп из-за сходства по форме с морским коньком, Hippocampus. В нашем мозге их два – по одному с каждой стороны. Их роль была открыта по счастливой случайности при лечении Генри Густава Молисона, больше известного в научных кругах как HM. В детском возрасте HM страдал от неустранимой эпилепсии. В попытке избавить его от припадков в 27-летнем возрасте ему удалили большую часть гиппокампа с обеих сторон мозга. Последствия операции оказались катастрофическими для HM (но золотой жилой для науки), поскольку он потерял способность запоминать что-либо и лишился в определенной мере старых воспоминаний. HM был обречен жить в прошлом. Тем не менее он мог выполнять задания, требовавшие кратковременной памяти, что ясно продемонстрировало различия кратковременной и долговременной памяти. Его способности осваивать новые двигательные навыки тоже не пострадали. HM научился хорошо играть в настольный теннис, хотя помнил, что никогда не играл в него прежде. Он был мягким, терпеливым и скромным человеком, которого работавшие с ним исследователи считали членом своей семьи, несмотря на то, что HM никогда не узнавал их, даже если они возвращались всего через несколько минут после ухода.
Гиппокамп особенно важен для пространственной памяти – нашей способности узнавать места. Водители такси, которым приходится запоминать улицы Лондона, информацию, называемую в разговоре «знанием», имеют более крупный гиппокамп, чем все остальные. Томограммы головного мозга показывают, что гиппокамп активизируется, когда они планируют маршрут, т. е. просто думают, как проехать от Паддингтона до Букингемского дворца. Удивительно, но, когда они прекращают регулярное использование «знания», их гиппокамп возвращается к нормальному размеру. Поговорка «Пользуйся, если не хочешь потерять» как нельзя лучше подходит и для мозга, и для мышц.
Оказывается, мы создаем в голове пространственную карту окружающей обстановки, и это обнаруживается даже на уровне отдельных нейронов гиппокампа. Нервные клетки, которые называют «пространственными», усиливают активность только тогда, когда животное находится в определенном месте пространства. Когда крыса бежит вдоль коридора, например, некоторые клетки сильно активизируются, но стоит ей попасть в место, не соответствующее их «пространственному полю», и активность этих клеток падает. Множество нейронов, каждый из которых имеет свое пространственное поле, формируют «электрическую карту» всего окружающего пространства. При попадании в новое пространство в течение нескольких минут в мозге складывается ее карта, и если животное возвращается в это пространство через несколько дней, то те же нервные клетки возбуждаются в тех же местах. Эта пространственная карта, возможно, является элементом пространственной памяти.
Хотя гиппокамп и имеет принципиальную важность для формирования долговременной памяти, большинство воспоминаний хранятся не в нем. В запоминании, по-видимому, участвуют и многие другие части мозга. Представьте, что вы слушаете оперу, например, «Волшебную флейту». Ваши глаза видят Царицу ночи в экзотическом платье, уши воспринимают исполняемую ею арию. Эти образы поступают соответственно в зрительную и слуховую кору головного мозга, где они интерпретируются, связываются и складываются в единую картину. Информация затем идет в гиппокамп, где принимается решение о том, направлять ли ее в долговременную память. Чтобы информация отложилась в памяти, мозг направляет ее назад в соответствующие области коры, где она остается в виде новых синапсов или усиления существующих связей. Информация, таким образом, циркулирует в мозге. Ни одна ее частица не попадает в память непосредственно от глаз, для запоминания нужна сложная цепь связанных с преобразованием информации событий, которые происходят во множестве областей мозга.
Гиппокамп жестко связывает чувственные образы и впечатления, позволяя «воспроизвести» картину из памяти. Повреждение этой части мозга влияет на нашу способность запоминать новую информацию. В запоминании, однако, участвует не только гиппокамп. Миндалевидное тело также играет определенную роль в закреплении воспоминания. Сможем ли мы вспомнить событие, зависит от того, насколько оно интересно нам, и от сопутствующих эмоциональных ассоциаций. Именно по этой причине большинство из нас хорошо помнят такие события, как рождение ребенка и сообщение о взрыве башен-близнецов, и быстро забывают произошедшее во время обеда в прошлый вторник.
Технические навыки хранятся в памяти отдельно и не анализируются гиппокампом. Мы помним, как ездить на велосипеде, даже если не катались на нем много лет. Этот навык запоминается в мозжечке и в двигательной области коры головного мозга. Именно поэтому люди могут играть на музыкальных инструментах, несмотря на потерю значительной части воспоминаний о местах и событиях, именно поэтому HM хорошо играл в настольный теннис.
Память соткана из этого
Формирование воспоминаний, по всей видимости, связано с изменением физической структуры мозга. Если его когда-то считали неподвижной структурой, то сейчас ясно, что это не так – мозг обладает невероятной способностью адаптироваться. Каждый день в нем возникают новые связи между нервными клетками, а существующие связи укрепляются или исчезают. Этот процесс, называемый синаптической пластичностью, является физической основой обучения и запоминания.
Нитевидные отростки – дендриты – нервных клеток в мозге покрыты тончайшими выростами с шарообразными окончаниями, которые называют шипиками. На отдельно взятом дендрите их количество может исчисляться тысячами. Дендритные шипики являются местами, где образуются синаптические соединения, и именно здесь закрепляются воспоминания. По мере того как мы узнаем новое и запоминаем новую информацию, появляются новые шипики, а существующие шипики изменяют форму или исчезают. С увеличением их размера и числа укрепляется определенный нейронный проводящий путь. Укрепление нередко происходит, когда одновременно активируются несколько соединений между нейронами, и, как выражаются нейрофизиологи, «клетки, которые возбуждаются вместе, привязываются друг к другу». Этот процесс протекает очень быстро. Эксперименты на мышах показали, что обучение нажимать на кнопку для получения пищи связано с резким увеличением числа новых синапсов в течение всего одного часа. Удивительным в этих экспериментах оказалось то, что новые шипики долго не исчезали после прекращения обучения, однако общее количество шипиков постепенно возвращалось к уровню, существовавшему до обучения, в результате исчезновения старых шипиков. Возможно, мозг может поддерживать только определенное количество соединений и освоение нового способно снижать нашу способность помнить старые события. Центральным элементом запоминания являются ионные каналы, поскольку для сохранения существующих синапсов и появления новых необходимы различные виды каналов глутаматных рецепторов. При отсутствии таких или при нарушении их функционирования наша способность запоминать уменьшается.
