Как устроена наша память? С кем и о чем «болтают» нейроны? Когда ученые смогут читать чужие мысли? Почему одни думают быстро, а другие медленно? Наконец, похожа ли наша память на шкаф? На эти и другие вопросы, опираясь на экспериментальные данные, ответила кандидат психологических наук Ольга Сварник в рамках осенней публичной программы Политехнического музея. Публикуем сокращенный конспект бранча с исследовательницей и пытаемся разгадать большие и малые загадки мозга.

Ольга Сварник

Кандидат психологических наук, научный сотрудник лаборатории психофизиологии им. В.Б. Швыркова Института психологии РАН

О сознании

В норме человек понимает и осознает, что происходит с ним в каждый момент времени. Допустим, он идет по улице, говорит по телефону и ест мороженое, все это — одновременно. Наша задача как ученых — понять, можем ли мы, регистрируя нейронную активность в мозге человека, сказать, что сейчас в его сознании находится мороженое, в следующий миг — то, что происходит на улице, а после — телефонный разговор, к которому человек решил осознанно вернуться, переключив внимание. Содержание сознания все время меняется, и это связано с вещами, которые называются нейронными коррелятами сознания. На текущий момент наука выделила несколько таких коррелятов, их состав пока спорный, и не все ученые разделяют существующие теории, однако есть экспериментальные данные, показывающие, что та группа коррелятов, которая населяет сознание здесь и сейчас, как минимум отличается высокой частотой своей активности. То есть каждый отдельный нейрон, входящий в эту группу, формирует в мозге сильное возбуждение. Благодаря этому я могу сказать, что именно заполняет сознание человека в разные моменты или периоды жизни, а это уже не мало и достаточно любопытно с точки зрения различных прикладных вещей.

О глиальных клетках

Когда люди начали исследовать мозг, практически сразу выяснилось, что в нем есть клетки, которые обладают специальными отростками, и есть клетки, у которых этих отростков нет — например, глиальные клетки. Это было самое первое деление, которое бросалось в глаза, и глия, или глиальная клетка, всегда считалась поддерживающей, помогающей нейронам (если я правильно помню, само слово «глия» вообще было производным от «клея»). Но чем больше ученые изучают эти клетки, тем в большей степени оказывается, что, например, нейромедиаторы, которые выпадают из глиальных клеток, или какие-то другие вещества, способны заставить соседний нейрон генерировать потенциалы действия или возбуждения, а это совсем не вспомогательная функция. Более того, благодаря этому знанию некоторые полагают, что именно глиальные клетки отвечают за сознание, однако я каких-то особенно убедительных аргументов в пользу этой теории пока что не вижу.

Изучение глиальных клеток — это животрепещущий край науки, может вполне оказаться, что они не так просты

Совсем недавно выяснилось, что в мозге человека глиальных клеток не в 10 раз больше, чем нейронов, а столько же или в 1,5 раза больше, то есть это сопоставимые количества. Однако если мы смотрим на организм человека или любого многоклеточного существа как на колонию одноклеточных, то в том, что глиальные клетки, оказывается, тоже как-то влияют на возбуждение нейронов, нет ничего необычного, все клетки имеют единый источник. Очень часто я сталкиваюсь со своеобразным интуитивным мнением, что нейроны — это такие чипы, которые как-то отдельно вставлены в мозг для обработки информации, но это не так. Нейроны берутся ровно оттуда же, откуда все остальные клетки: мы все были одной-единственной клеткой, которая делилась, пока не сделала нас такими сложными.

О том, кто мы есть

Все части мозга делают нас такими, какие мы есть, и, наверное, здесь будет уместно сказать пару слов по поводу генов. Мы знаем, что какие-то вещи предопределены генетически, и осталось только объяснить, как все это работает. Я думаю, что этот мостик от генов до выполнения какой-то деятельности существует, ведь любое поведение, любая деятельность — это активность каких-то нейронных групп. А то, как они сложились, зависит от того, какие гены есть внутри нейронов, потому что гены — это белки, а белки — это рецепторы. Все, что происходит внутри нейрона, весь мозг — это и есть все мы. То есть любая часть, куда бы мы ни ткнули, — это очень важная часть, несмотря на то что некоторые из этих частей — это те виды поведения, которые мы приобрели довольно давно, предковые формы. Тем не менее они все равно определяют то, кем мы являемся сегодня.

О мужчинах и женщинах

Миф о разнице между мужским и женским мозгом — это очень животрепещущий вопрос, который, мне кажется, берет свое начало из возможностей, которые существуют среди мужчин и женщин. Однако в последнее время эти различия в развитых странах нивелируются все больше. Если мы расположим, например, процент девочек, участвующих в математических олимпиадах, на графике и соотнесем его с данными о гендерном равенстве, мы увидим, что чем ровнее два пола чувствуют себя в жизни, тем больше девочек участвует в математических олимпиадах.

В этом смысле попытки порассуждать на тему отличия между мужским и женским мозгом связаны с попытками понять, в чем разница между поведением мужчины и женщины и в чем разница в их деятельности. Долгое время считалось, что объем мужского мозга больше, чем объем женского мозга, однако не так давно выяснилось, что эта разница может быть связана с тем, что в мозге мужчин крупнее своеобразные «дырки», желудочки, где нет ни тел нейронов, ни отростков. Если говорить о более мелких различиях, то, например, было показано структурно, что в мозге есть 10 мест, где у женщин наблюдается больший объем, и 14, где наоборот.

Но можем ли мы говорить, что это и есть разница между мужчинами и женщинами? Вполне возможно, что эти различия связаны как раз с разным жизненным опытом: разный опыт означает разные мозги, потому что эти вещи непосредственно связаны друг с другом. Если опыт будет сходным, то и мозги будут сходны. Кстати, были исследования, которые показали, что интеллект детей в большей степени коррелирует с интеллектом матери — это тоже нужно иметь в виду.

О важных открытиях

У меня есть несколько любимых исследований, которые заставляют меня задумываться о том, какие эксперименты стоит проводить, а какие не стоит. Ведь, вообще-то говоря, придумать эксперимент в нейропсихологии или нейробиологии очень просто — эти науки становятся почти бесконечными, если мы будем изучать каждую крошечную зону мозга, пытаясь понять, как она участвует в таком-то поведении. Например, что делает зубчатая фасция мозга человека в тот момент, когда он обедает? Не самый животрепещущий вопрос, но это вопрос, который может быть научным и который дает бесконечное поле для изучения. К сожалению, в науке большинство исследований именно такие.

А вот экспериментов, которые были придуманы неожиданно и дают какие-то интересные подвижки, относительно немного. Один из них — очень старое представление ПиажеЖан Вильям Фриц Пиаже — швейцарский психолог и философ, известен работами по изучению психологии детей, создатель теории когнитивного развития. о развитии ребенка, о том, что если показать ребенку игрушку, то он ею заинтересуется, но если закрыть ее платком, он тут же потеряет к ней интерес. Выводом этого эксперимента стала мысль о том, что дети до какого-то возраста не имеют понимания, что, если предмет не видно, это не значит, что он исчез и перестал существовать.

О потере памяти

Чаще всего, когда мы говорим о том, что не можем что-то вспомнить, мы испытываем проблему с воспроизведением, а не с памятью. Воспроизведение — это когда мы осознанно как бы заставляем нейроны возбуждаться, выходим на активность определенной группы, которая соответствует нужному знанию или воспоминанию. Например, вы пытаетесь вспомнить, как звали какого-то актера. Вы вспоминаете, что он снимался в таком-то фильме (задействовали первую нейронную группу), потом — что он был женат на такой-то актрисе (вот еще одна группа). Так, как бы вокруг, по ассоциации, все эти нейронные сети связаны друг с другом, и в итоге вы выходите на ту сеть, которая отвечает за имя актера.

Если вы не можете что-то вспомнить, это проблема доступа. Например, если событие было очень давно, то сеть уже забита какими-то дополнениями, что не способствует вспоминанию. Может и просто случиться что-то, что не дает нейронам возможности активироваться — например, если человек попал в аварию или ударился головой, временное нарушение кровотока не позволяет поддерживать нейронную активность. Если нейроны погибли вообще, то, естественно, человек не может выйти на активацию этой группы — это случаи амнезии, которые мы наблюдаем при нейродегенеративных заболеваниях. Они могут быть связаны с типом болезни Альцгеймера, когда гибнут нейроны, или же с какими-то сосудистыми нарушениями кровотока, когда нейрон не может генерировать потенциал действия и не выживает. Но это два разных типа гибели нейронов, два разных типа деменции, связанных с амнезией.

О снах

У людей существует представление, что мозг как бы показывает нам сны, ведь в некотором смысле мы и есть активность наших нейронов. Нам кажется, что у нас внутри есть такой маленький гомункул, который ночью смотрит на экранчик, где ему показывают кино, но это немного неверная концепция того, что есть у нас в мозге. Сны возникают благодаря свойству нейронов повторять свое возбуждение. Если нейрон генерировал много импульсов, был очень возбужден, то он в таком полувозбужденном состоянии остается еще некоторое время. И те нейронные группы, которые сформировались у нас в течение дня, наше обучение, наше узнавание чего-то нового, новая информация — это сложившиеся нейронные группы, которые очень охотно активируются снова.

Вы наверняка замечали, что если с утра у вас что-то произошло, то в течение дня вы вольно или невольно вновь и вновь об этом вспоминаете. Оно прямо прыгает к вам в голову, но то, что было вчера или позавчера, прыгает гораздо меньше. Но если событие очень серьезное, оно может оставаться у вас в мозге и возникать снова в течение очень длительных периодов времени. Сны в этом смысле абсолютно то же самое: в них мы воспроизводим то, что с нами случилось в течение дня, и экспериментальных данных, доказывающих это, достаточно много.

Большая часть из них получена, конечно, на студентах психфака, которых спрашивали о том, что с ними происходит в течение дня. Студенты вели записи, им звонили, напоминали, а потом они опять же записывали свои сны — или сразу после пробуждения, или их будили среди ночи и спрашивали, что им сейчас снилось. Выяснилось, что чаще всего людям снятся именно события предыдущего дня, но не ровно в той форме, в которой они случились, а как бы фрагментарно. То есть во сне другие люди делают другие вещи, но в том же месте, которое было в реальности. Или в каком-то новом месте, но снится и делает тот человек, которого вы встретили в прошедший день. Также было некоторое количество данных (правда, не очень много и не очень убедительных, но интересных), касающихся того, что мы видим разные сны во время сна быстрых движений глаз и во время медленноволнового сна. И как раз сон быстрых движений глаз — это комбинации из того, что с нами случилось, а медленноволновой — в большей степени эпизоды, похожие на то, что было на самом деле. Кстати, из-за такой реактивации нейронов хороший сон способствует улучшению памяти.

О лени

Последние данные показывают, что 95% студентов колледжей США испытывают прокрастинацию, то есть занимаются всем чем угодно, кроме того, что им нужно сейчас сделать. В этом контексте существуют совершенно изумительные экспериментальные данные, полученные на студентах, которые испытывали так называемую математическую тревожность, то есть считали, что они ничего не понимают в математике, и очень боялись этой науки.

Студентов положили в аппарат фМРТ, которая позволяет оценивать суммарную активность мозга по потреблению кислорода, — это опосредованная возможность понять, какие нейроны и где активируются в большей степени. Испытуемым обещали показать две случайные короткие задачи, которые нужно будет решить. Но важно то, что перед тем как появлялась сама задача, студенты видели на экране желтый круг или синий квадрат. Желтый круг означал, что сейчас будет математическая задача, а синий квадрат — что вербальная.

В результате оказалось, что в тот момент, когда на экране возникал желтый круг, рисунок активности мозга людей с математической тревожностью был похож на тот, который наблюдается, когда люди испытывают физическую боль. Причем достаточно было начать решать задачу, как паттерн уходил. То есть проблема лени мозга заключается в том, что, когда мы думаем о всем том ужасе, который нам нужно делать, мы испытываем болевые ощущения и не можем сделать и полшага, чтобы начать. Однако теперь мы знаем, что их надо сделать, ведь это приносит облегчение.

Вопросы и ответы

— Правда ли, что с появлением письменности наша память стала хуже? Ведь зачем запоминать, если можно записать.

— Чтобы ответить на этот вопрос, надо было произвести эксперименты в те времена, когда не было письменности, а потом сравнить с моментом, когда письменность появилась. Но, честно говоря, у меня есть ощущение, что мы сейчас находимся в приблизительно такой ситуации, потому что сейчас вообще нет необходимости, как мне кажется, хранить в мозге много информации, мы за 30 секунд можем найти ответ на любой вопрос. И, наверное, на первый план выходит не необходимость запомнить много, а необходимость сформировать какие-то привычки, навыки, которые позволяют критически размышлять о полученной информации, выделять из нее что-то, анализировать, синтезировать.

— Знаете ли вы что-нибудь об электромагнитной теории сознанияСогласно теории, нейроны обмениваются зарядами, заряды создают особое поле, в котором и содержится наше сознание. и можете ли как-нибудь ее прокомментировать? Как вы к ней относитесь, насколько это реально?

— Идея, в общем-то, не новая. Вы знаете, может быть, это не совсем очевидно, но ведь все живые клетки обладают зарядом на мембране, в том числе растения и любые другие. Правда, я встречала философа, который утверждал, что росянка не может поймать муху без сознания, что мне кажется не совсем убедительным. И, кстати, есть предположения, что сознанием обладает вообще любая материя. Я все-таки думаю, что сознание возникает на определенном этапе сложности взаимодействия между клетками. Если электричество на мембране есть у всех живых клеток, не только у нейронов, то тогда получается, что и об изменениях в магнитном поле мы тоже говорим в контексте всех живых организмов, включая одноклеточных. Однако я все-таки чувствую интуитивную разницу между амебой, гидрой и человеком.

Скорее сознание возникает как определенная организация того, что происходит, организация активности клеток. Сколько-то нейронов должны быть определенным образом скоординированы для того, чтобы мы видели проявление сознания, но мы не знаем сколько — точно так же, как мы не знаем наверняка, какое количество воды способно сформировать волну — очень по-разному и зависит от разных факторов. В качестве пояснения приведу метафору про оркестр в мозге. Представьте себе, что мозг все время пробует играть разные мелодии, он эдакий джаз-бенд. Если он подобрал плохую мелодию, которая привела к гибели организма, с большой вероятностью геном, способствующий созданию подобных нейронных сетей, дальше не передастся. За счет чего координируются музыканты в этом в джаз-бенде? Они пробуют разные вещи, некоторые из которых звучат удачно — их и фиксируют. Нейроны не знают о том, что они по соседству имеют другие нейроны и им нужно договариваться. Я вижу это так.

— Вы сказали, что проблема памяти — это проблема доступа к ней. Получается, объем информации, который может храниться в мозге, не ограничен. То есть, условно говоря, он сканирует и запоминает все, что происходит вокруг? Или как это происходит?

— Судя по всему, нам эволюционно важно терять память. Если вы раз и навсегда обучаетесь, что в такой-то обстановке происходит то-то и то-то и вы должны делать так, то вы не можете действовать в любой другой обстановке, это не адаптивно. Адаптивно — это когда вы можете переносить опыт на другие ситуации, даже те, которые, казалось бы, не подходят. Чтобы его можно было перенести, некоторые детали теряются. Точнее, может быть, и не для этого, но не хранить их оказалось выгодно эволюционно.

В итоге получается, что при воспроизведении эти нейронные группы не те же самые, что были при приобретении информации, но чуть-чуть другие. Надо понимать, что, вообще-то, память — это не шкаф, куда вы что-то положили, а потом вынули, и вы просто потеряли ключ или забыли, на какой полке что храните. Память — это жизнь нейронной сети, группы или ансамбля, который не знает, что он находится у вас внутри, в голове. Они просто то все вместе играют, то к ним кто-то добавился из молодых нейронов, а потом его прогнали, то кто-то ушел сам по другой причине, а потом еще что-то случилось, и ансамбль стал чаще выходить на уровень высокой активности, звучит у вас в голове, и вы это осознаете. Не существует просто нейронов памяти, но есть память про что-то конкретное, и получается, что все эти комбинации нейронных сетей практически ведут себя так, как им вздумается, а мы говорим, что не можем что-то вспомнить. Просто сейчас в голове творится нечто совершенно иное.

— Правда ли, что левши более творческие, а правши более склонны к аналитике и математике?

— Я таких данных не знаю и думаю, что нельзя сказать, будто у нас одно полушарие отвечает за творчество, а другое отвечает за аналитику. Асимметрия присутствует, но она не такая простая, как можно было бы подумать.

— Поможет ли развитие левой руки у правши развитию его мозга в целом?

— Все, что развивает наш мозг, очень полезно. Кстати, существует такая рекомендация — периодически чистить зубы не той рукой, какой вы делаете это обычно. Якобы это способствует просто всему, от просветления до улучшения самочувствия. Не могу сказать, так ли это на самом деле, но мне это показалось очень любопытным. Действительно, если мы как-то выходим из привычной колеи, мы вдруг начинаем замечать новизну, учимся чему-то новому, и это, конечно же, только плюс для мозга.

— Люди с одинаково развитыми полушариями, или амбидекстры, это патология или новый виток развития мозга? По вашему мнению.

— Я думаю, что ни то, ни другое. Разница между патологией и нормой вообще очень условная, разные общества считают патологией разные вещи. Любое заболевание нельзя диагностировать на основании какого-то одного симптома, всегда есть целый список, целая шкала. И если мы посмотрим на одну из шкал, например на расстройства аутистического спектра, то по некоторым симптомам я нахожу себя вполне подходящей к этой категории. При этом я ни в коей мере не считаю, что это как-то патологично. И так по всем параметрам, которые мы только можем придумать. Отдельно хочу сказать, что некоторые параметры, которые нам кажутся уже устоявшимися и давно существующими, проверенными наукой, как, например, импульсивность, теперь, оказывается, принято делить на несколько очень разных шкал. Я думаю, что патологии нет вообще, это просто конструкт общества, ведь патология — это то, что мешает выполнению каких-то общественных функций.

— Вы сказали, что память — это приобретенные знания, но как тогда быть с теми знаниями, которые мы не приобретаем (это на примере Нострадамуса, Ванги, Мессинга)?

— Я не могу прокомментировать про Мессинга, Вангу и так далее, потому что вообще все, что я рассказываю, основано на экспериментальных данных. Может быть, это неправильно, но тем не менее. Когда кто-то взял какие-то разные группы, изучил их, показал какие-то результаты, мне кажется это более убедительным, чем разнообразные индивидуальные случаи.

Я все-таки думаю, что память — это осознаваемый опыт, который берется в том числе за счет разворачивания тех нейронных сетей, которые приобрели наши далекие предковые формы в ходе эволюции, а мы их достраиваем. Весь опыт я вижу именно таким образом, и я не уверена, что мы можем предсказывать все, что будет дальше. Пока что это в мою концепцию того, как я вижу работу мозга, не укладывается. Может быть, это заблуждение, но в этом вопросе экспериментальных данных мне не хватает.

— Были ли в вашей практике люди с экстраординарной памятью?

— Хочу сказать, что таких людей много, их гораздо больше, чем можно было бы ожидать. В работе Лурии «Маленькая книжка о большой памяти» есть персонаж под буквой Ш. Так вот, его фамилия — Шерешевский, этот человек работал в газете, и однажды редактор заметил, что, когда он всем дает поручения, Ш. ничего не записывает. Это его очень расстроило, а потом редактор выяснил, что Ш. прекрасно все помнит и без записей. Он послал его к психологам, чтобы те выяснили, как это работает, и Шерешевский, если я не ошибаюсь, был в состоянии воспроизводить ряды цифр или букв, которые ему предлагались 15 или больше лет назад.

Он относился к синестетикам, то есть он видел эти цифры и буквы очень ярко, со вкусом, с цветом и так далее, и эти яркие образы он расставлял, например, где-то в пространстве — это одна из известных мнемотехник. При этом, несмотря на то что он помнил огромные массивы таких данных, он сам говорил, что очень плохо запоминает тексты. Мы с вами легко их запоминаем, можем прочитать текст и помнить его смысл в течение огромного количества времени, тогда как он видел все это отдельными образами, которые наплывали друг на друга, перекрывали, мешали, и в этом смысле, получается, нельзя сказать, что у Ш. была великолепная память.

Тем не менее людей, которые обладают феноменальной памятью или каким-то ее аспектом, по моим ощущениям, действительно намного больше, чем мы думаем. Например, людей, которые в деталях помнят эпизоды из своей жизни и могут сказать, что они делали 2 ноября 1996 года. Обычный человек этого сделать не может.

— Стоит ли сейчас жертвовать тело для науки, или исследователям мозга это уже никак не помогает?

— Жертвовать, я думаю, уже ничем не нужно. Но если вы хотите поучаствовать в какого-то рода экспериментах с регистрацией электроэнцефалограммы или МРТ, это приветствуется, такие испытуемые всегда нужны. Известный факт, что вся психология сделана на экспериментах на студентах первых и вторых курсов психфака, а хотелось бы какой-то более широкой выборки. Все-таки личность человека — это активность его нейронов, которую невозможно изучать после смерти. После смерти мозга мы сразу видим, что что-то изменилось, при этом связи между нейронами еще не распались, но уже нет активности, нет возможности генерации потенциала действия, разваливается то, что мы называем личностью, психическим миром, как угодно.

— На какой большой вопрос у вас нет ответа?

— У меня очень много вопросов, и один из них научный, который я пытаюсь решить, совмещенный с интеллектуальными способностями. Нам кажется, что мы интуитивно чувствуем, что какой-то человек в интеллектуальном смысле, может быть, не дотягивает до наших ожиданий, но при этом совершенно невозможно объяснить почему, кроме того, что его опыт отличается от нашего и поэтому мы по-разному видим одну и ту же ситуацию. Но даже если мы возьмем, к примеру, животных, мы увидим, что кто-то из них быстро соображает, а кто-то медленно, и меня очень интересует почему. Это из простых вопросов, а из вопросов посложнее — можно ли отличить разумное от неразумного?