• Александр Механик
Известный специалист по нейрофизиологии Павел Балабан утверждает, что человеческую память можно стирать и записывать: наш мозг одновременно структурирован и пластичен, а нейронная сеть иерархична

Рисунок: Константин Батынков

О природе памяти размышляли еще древние греки. В диалоге «Теэтет» Платон вкладывает в уста Сократа метафору памяти как воскового отпечатка, которая на многие века стала ее самым популярным образом.

Проблеме памяти отдали должное и христианские мыслители в Средние века. В сочинениях Августина Блаженного память превращается в главную сокровищницу души и разума: жизнь души, по Августину, невозможна без памяти.

В начале Нового времени, когда главными науками были механика и гидравлика, устройство мозга представлялось как сложная гидравлическая система труб и клапанов.

По мере развития науки на протяжении XVIII и XIX веков метафоры разума и памяти постепенно менялись. Сначала мозг представляли телеграфной сигнальной системой, а в начале ХХ века — телефонной станцией.

Появление в конце 1940-х годов компьютеров дало толчок поиску новых аналогий и метафор, тем более что компьютеры действительно выполняли работу, которая раньше была под силу только человеческому мозгу. Это нашло отражение даже в языке создателей компьютеров: блок хранения информации в цифровой ЭВМ фон Неймана был назван памятью.

Появились утверждения, что человеческая память — это всего лишь менее совершенный вариант компьютерной памяти и чтобы понять, как работает наш мозг, следует больше сил отдавать исследованию и конструированию компьютеров.

Но оказалось, что создание все более сложных и эффективных компьютеров не ведет к пониманию биологических систем. Стало ясно, что, как подчеркивает известный английский нейрофизиолог Стивен Роуз, сравнение мозга с компьютером несостоятельно, потому что мозг работает не с информацией в компьютерном понимании этого слова, а со смыслом, или значением. Чтобы понять, как работает мозг, нужно было идти не от моделей, а изучать алгоритмы его работы и биологические основы нейрофизиологии. Объяснить механизмы функционирования мозга, в частности памяти, стало возможно только в результате развития генетики и открытия «двойной спирали». Многие специалисты считают, что исследования принципов работы мозга и биологии разума должны сыграть в первой половине XXI века такую же роль, какую исследования генов и химии жизни сыграли во второй половине XX века, потому что они создают общую естественнонаучную платформу для понимания процессов и результатов человеческой интеллектуальной деятельности.

О последних достижениях физиологии памяти в мире и в России «Эксперт» попросил рассказать директора Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, члена-корреспондента РАН Павла Балабана.

Ваш институт занимается проблемами памяти. Что это значит?

— Это значит исследовать, как мозг организовывает наше поведение. Потому что память — это адаптивная функция поведения. Приспосабливаясь к окружающему миру, мы запоминаем факты, модели поведения — это облегчает выживание. Память — часть этого процесса. В нашем институте есть два больших направления: одно изучает механизмы сознательной деятельности человека, сознания как такового. Есть чисто фундаментальные лаборатории, например лаборатория Алексея Михайловича Иваницкого, где пытаются понять, что такое сознание. Чем животное, грубо говоря, отличается от человека. Ведь зачатки сознания, именно зачатки, совершенно точно есть у животных. И есть прикладные лаборатории, где изучаются проблемы сознания в клинических условиях. Они находятся в Институте нейрохирургии имени Бурденко, в других клинических учреждениях Москвы. Там исследуются механизмы работы мозга с диагностическими целями. Примерно две трети института занимается изучением на животных моделей патологий мозга, в том числе с нейродегенерацией, например болезней Альцгеймера, Паркинсона.

Оказывается, нейродегенеративные заболевания имеют общие корни, общие механизмы и, похоже, общие молекулярные каскады реакций, в результате которых они возникают. И это внушает надежду: если мы поймем причины хотя бы одной такой болезни, то сможем как-то компенсировать довольно много нейродегенеративных заболеваний, на сегодня являющихся одной из основных проблем медицины. В истории человечества нет ни одного случая излечения подобных заболеваний. Поэтому исследования мозга на Западе сейчас самые приоритетные. Евросоюз принял специальную программу по нейронаукам. В России традиционное уважение к нашей науке осталось только в учебниках, где пишут про Ивана Петровича Павлова, но отдельного финансирования нейронаук нет. На молекулярную биологию средства дают охотно. Но молекулярные биологи не любят заниматься мозгом: сложно.

Поэтому мы сами открыли лабораторию молекулярной нейробиологии. Насколько я знаю, это единственная в России такая лаборатория в физиологическом учреждении.

Вы сказали, что занимаетесь сознанием. А что такое сознание с точки зрения нейробиологии?

— По образованию я специалист по высшей нервной деятельности, но что такое сознание — для меня загадка. У Алексея Михайловича Иваницкого есть такое определение: «Сознание человека есть, по существу, его жизнь, состоящая из бесконечной смены впечатлений, мыслей и воспоминаний». Самое распространенное определение: сознание — это противоположность бессознательному состоянию. Довольно глупо: по кругу получается. Но всем понятно, что бессознательное состояние легко дифференцировать. Все остальное — сознательное. По сути, считается, что сознательное состояние — это когда человек или животное выделяет себя из внешней среды. Хотя для животных характерно полное слияние с внешней средой, они себя не видят со стороны. Поэтому в зеркале животные воспринимают себя как внешнюю среду.

То есть они не узнают себя в зеркале?

— Не узнают. Большинство. Некоторые особи почему-то могут это делать. Может быть, они самые умные. Говорят же, что умная ворона гораздо умнее глупой собаки. Действительно, это так, есть исключительные врановые птицы. Дети где-то с трех-четырех лет себя начинают узнавать в зеркале, то есть они выделяют свое существование как отдельное — считается, что это и есть появление сознания. Но это все довольно зыбко, непроверяемо.

— «Все жалуются на свою память, но никто не жалуется на свой ум», гласит афоризм Ларошфуко. А как связаны память и ум? Вы же, наверное, отделяете их при изучении?

— Проблема в том, что ум — это не научное понятие, его нельзя измерить. Измерить можно только способность запоминания.

А что же измеряет коэффициент IQ?

— Это точно не ум, это тренированность. Все тесты рассчитаны именно на тренировку, в том числе памяти. А ум — понятие довольно расплывчатое, так же как мысль, разум, искать их в мозгу абсолютно бесполезно. Это то же самое, что искать в радиоприемнике голос, который из него вещает.

Значит, Войно-Ясенецкий, хирург и священник, был прав, когда говорил: «Я много раз оперировал мозг, но никогда не видел там ума»?

— Да-да. Ум увидеть невозможно, это порождение работы мозга. А память, именно память, она как-то кодируется в мозге, изменение состояния памяти можно наблюдать в конкретных материальных изменениях — молекулярных, белковых. То есть для памяти можно найти какие-то корреляторы. Сейчас считается, что основной коррелятор памяти — изменение эффективности связей между нервными клетками в конкретных местах, а информация — процесс активации этих связей. Как в радиоприемнике активируются его детали, и на выходе получается музыка. Так же, «на выходе», у человека получается разум, мысль, какое-то действие, активность. Но как нельзя сказать, что музыка находится в приемнике, так нельзя сказать, что в мозге находится мысль. А качество информации и действия зависит от эффективности связей в мозгу.

Поскольку наша память носит долговременный характер, ясно, что в ее основе лежат какие-то механизмы, которые могут изменяться надолго и, соответственно, определять качество памяти. Основная проблема в том, что все белковые молекулы нашего организма не живут больше трех-четырех дней — они разлагаются на составляющие и замещаются новыми. И если память хранится в каких-то молекулах, то через несколько дней они исчезают. А память, как известно, сохраняется годами, десятилетиями. То есть в мозгу должен быть механизм самоподдержания памяти, какая-то перезапись на другие молекулы. И это самая большая загадка, которая до сих пор еще окончательно не решена. Лишь в последние пять-шесть лет наметился ответ на вопрос, что же сохраняется в мозге, и показан возможный молекулярный механизм самоподдержания памяти. Оказалось, что хотя появившиеся в результате обучения белковые молекулы и разрушаются, они успевают за время своей короткой жизни самовоспроизвестись. То есть изменение, произошедшее в мозгу в процессе запоминания, сохраняется. На сколько? Пока экспериментально можно показать, что буквально на несколько месяцев.

 

Продолжение