Обнаруженное молодым ученым явление поражало воображение и никем ранее описано не было. Когда он пропускал электрические импульсы через гиппокамп кролика в виде небольшой очереди повторяющихся сигналов, ответ на другом конце постепенно становился более четким: принимающей сигнал клетке со временем требовалась более слабая стимуляция.
Вероятно, это можно назвать своего рода обучением: словно нервная клетка помнила, что ей необходимо отправить импульс, когда она получала информацию именно от этого нейрона! Как будто один из нейронов вначале настойчиво убеждал ее отправить сигнал: «Давай, давай, давай, марш!» Когда команда прозвучала много раз, через какое-то время клетка отправляет сигнал уже после спокойного «Марш». И реакция сохранялась на некоторое время. В мозге происходило какое-то заметное изменение.
Ученый обнаружил лишь крошечный кусочек воспоминания, микроскопический след памяти. Сейчас эту реакцию называют долговременной потенциацией — в некоторых соединениях между нейронами мозга образуется след. Одновременно в Университете Макгилла в Канаде исследователь мозга Тим Блисс, находившийся на расстоянии многих тысяч километров от Лёмо, тоже пытался выяснить, что представляет собой память на клеточном уровне. Но ему не хватало доказательств того, что прочные связи между нейронами как-то связаны с воспоминаниями. И тут Терье Лёмо совершенно случайно открыл явление долговременной потенциации! Тим Блисс поехал в Осло, и в 1968–1969 гг. эти ученые провели ряд экспериментов — они стали материалом для научной статьи 1973 г. В статье говорилось о том, что происходит в мозге на микроуровне, когда у нас в голове образуется воспоминание
[17].
Следующие 20 лет на статью почти никто не обращал внимания — тогда наука просто не была к ней готова и ее результаты просто не с чем было связать. Но именно эта статья заложила основы для многих современных исследований, посвященных памяти. Сегодня нам известно больше: каждое воспоминание состоит из множества подобных соединений, и одна нервная клетка способна участвовать в образовании сразу нескольких связей. Сами воспоминания — это огромные сети связей между нейронами. Во время запоминания между нейронами возникают новые связи: они включаются и отключаются, передают или не передают сигнал, тем самым формируя определенную схему.
Гиппокамп не способен хранить все, что нам необходимо запомнить, — информация рассредоточивается по коре головного мозга. Воспоминание созревает долго, пока в мозге устанавливаются все те сложные связи, из которых оно состоит: запахи, вкусы, звуки, атмосфера, сама картинка.
«Сон необходим для консолидации (то есть перехода в долговременную форму) памяти. Мы предполагаем, что, когда спим, мы пропускаем через себя события дня, чтобы закрепить в коре. Но под воздействием стресса этот процесс нарушается — нейроны не передают сигнал так, как положено. Через несколько лет я попытался повторить эксперимент с другими кроликами, и у меня ничего не получилось», — рассказывает Лёмо.
В первый раз ему повезло: вероятно, кролики были вполне довольны и находились в расслабленном состоянии. Во время второго эксперимента кролики испытывали очень сильный стресс, и поэтому нейроны мозга работали не так, как полагается. Другими словами, с подопытными животными необходимо обращаться бережно — только тогда они подарят нам новые знания. То же самое происходит и в организме человека: когда мы испытываем стресс, мы запоминаем информацию не с той же легкостью, как когда мы расслаблены и довольны.
Почти одновременно с работой Лёмо, в 1971 г., произошло еще одно открытие, касающееся следа памяти. Профессор лондонского Университетского колледжа Джон О’Киф обнаружил в гиппокампе клетки, которые помнят определенные места
[18]. Например, в гиппокампе есть клетки, которые активируются только тогда, когда мы сидим на определенном стуле — а не на еще каком-то в той же самой комнате. Значит, задача этих клеток — помнить, где мы находились в каждый конкретный момент времени. А если, например, мы помним место само по себе — это считается воспоминанием? В 2014 г. норвежские психологи Май-Бритт и Эдвард Мосер вместе с О’Кифом получили Нобелевскую премию по медицине. Награду им принесла работа, в которой они расширили исследования О’Кифа и вышли за пределы гиппокампа. Они исследовали область, которая связывает гиппокамп с прочими отделами мозга, — энторинальную кору. Для эксперимента супруги Мосер выбрали крыс. Оказалось, что, когда животные свободно исследовали новую территорию, активировались клетки именно этой части мозга.
Крыс с вживленными электродами поместили в клетки. Каждый нейрон реагировал не на одну пройденную крысой точку, как нейрон места, а на несколько. Разве не странно, что клетка помнит не только одну точку конкретной области? Но, когда супруги Мосер отметили точки, в которых клетка подавала сигнал, на экране компьютера они увидели правильный шестиугольник. Чем больше крысы перемещались по клеткам и лабиринтам, тем четче на компьютере вырисовывались пчелиные соты: одна клетка — один шестиугольник. Так выстраивается система координат.
«Мы сначала списали происходящее на неполадки с техникой, — рассказывает Эдвард Мосер. — Увиденная нами картина была слишком идеальна, чтобы быть реальной»
[19].
Эти нейроны образуют одну решетку, а у соседствующих с ними клеток она чуть смещена: благодаря этому мы охватываем все точки пространства. У одних решеток ячейки очень мелкие, а клетки других реагируют на далеко расположенные друг от друга точки — для измерения расстояния ученым пришлось бы выйти на улицу. Без так называемых нейронов решетки мы не запоминали бы точки пространства и не осознавали текущее местоположение по отношению к тем местам, где мы были. Эти схемы мы «чертим» повсюду — неважно, идем мы, стоим или едем на машине.
«Мы запустили крыс в лабиринт с десятью ответвлениями — крысы снова „чертили“ системы координат, просто у каждого тоннеля они были свои. Мы предполагаем, что эти схемы сшиваются, и поэтому крысы помнят дорогу по лабиринту», — говорит Мосер.
Другие исследователи выявили ту же самую картину у пациентов с эпилепсией, которым предстояла операция. Предположения подтвердились: люди, как и крысы, любую местность превращают в схему в виде шестиугольника. Да мы все как пчелы! И весь мир предстает перед нами как шестиугольная сетка!
