Лоран Коэн - Почему девочки не хуже мальчиков разбираются в математике

Удалось ли ученым «научить» компьютер распознавать по картине активизации гиппокампа, о каком из фильмов – первом, втором или третьем – идет речь?

Пока ученые находятся на пути решения этой проблемы. Но следующий факт также представляет большой интерес: попутно во время проведения эксперимента было выяснено, где расположены зоны мозга, несущие ключевую информацию. Так, оказалось, что в передней зоне гиппокампа формируются воспоминания о фильмах, поэтому по степени ее активизации можно выяснить, о каком из них думает испытуемый, в то время как роль GPS-навигатора играет задняя часть гиппокампа, и она же указывает, в какой из виртуальных комнат находится участник эксперимента.

Получается, что мы вплотную приблизились к тому моменту, когда сможем увидеть на широкоформатном экране воспоминания, которые посещают наши головы?

Увы, это произойдет еще не скоро. Нужно отдавать себе отчет в истинном положении дел. В примере с тремя фильмами мы не видим самих воспоминаний, мы только угадываем, о каком из них думает испытуемый. И наши достижения в этой области еще не столь велики, а эксперименты далеки от завершения. Если бы компьютер осуществлял случайную выборку ответов, он был бы прав только в трети представленных случаев. А опираясь на описанную выше методику, мы угадываем верный ответ примерно в сорока пяти процентах случаев. Это лучше, чем ничего, но почивать на лаврах еще рано. Однако отбросьте ваши сомнения. Прогресс в науке остановить невозможно!

В предыдущей главе я утверждал, что главная функция памяти заключается в возможности воспользоваться нашим прошлым опытом с максимальной пользой для себя. И если это действительно так, то в таком случае самые сильные отпечатки в ней оставляют события опасные, а следовательно, внушающие страх.

Представим себе следующую историю, которая могла бы произойти в незапамятные времена. Палеонтологи простят мне свободу, с которой я вмешиваюсь в их науку, но мы с вами постараемся представить себе нашего предка-питекантропа, прогуливающегося по саванне. Допустим, что он идет по тропе, проходящей поблизости от баобаба. И вдруг сталкивается нос к носу с саблезубым тигром. Кровь стынет у него в жилах, а сердце готово выпрыгнуть из груди. Но он не теряется, а быстренько карабкается на баобаб, посланный ему самим Провидением. И у нас нет никаких сомнений в том, что когда в будущем он опять отправится на прогулку по саванне, то сделает большой крюк, чтобы обойти полюбившуюся саблезубым тиграм тропу, проходящую рядом с баобабом. Воспоминание об этом событии, возможно, сохранит ему жизнь. И тем более полезным для него будет воспоминание, чем больший ужас вызвало первоначальное событие (встреча с тигром). И действительно, страх является своего рода сигналом тревоги, который возникает в опасных ситуациях, воспоминания о которых необходимы человеку для выживания.

Но как возникает взаимосвязь между эмоциями и памятью?

Следует различать два феномена. Для этого задержимся еще на мгновение в саванне. Представим, что наш предок месяц спустя после встречи с тигром вновь проходит поблизости от баобаба. В этот момент в его голове произойдут два совершенно не связанных друг с другом явления. С одной стороны, при виде злополучного дерева и даже еще до того, как он осознает, где находится, кровь опять застынет у него в жилах, а сердце будет готово выпрыгнуть из груди. С другой стороны, сотой долей секунды позже в его голове в мельчайших подробностях возникнет воспоминание о первоначальных ощущениях: запах крупного хищника, отблеск солнца на его клыках, угрожающий рык… Иначе говоря, первоначальная эмоция окажет двойное воздействие на память: во-первых, сразу же установится связь между находящимся в поле его зрения баобабом и активизацией висцеральных реакций, вызванных непобедимым страхом, а во-вторых, вполне осознанное и объясняемое воспоминание о встрече с тигром проявится с большей силой по сравнению с воспоминанием о встрече, например, с безобидной сумчатой крысой, которое сразу же вылетит у него из головы.

Можно ли сказать, что основе этих двух связей между эмоциями и памятью лежат раздельные механизмы, между которыми нет никакого взаимодействия?

На самом деле в основе этих двух феноменов находится одна и та же анатомическая структура, называемая миндалиной или амигдалой (от amugdalè, греч.) (рисунок 5). Миндалина (по одной в каждом полушарии) находится внутри височных долей в ближайшем соседстве с гиппокампом. Ее роль в большей степени изучена в формировании того, что я называю висцеральной и анатомической реактивацией страха. Эксперименты ставились в основном на крысах, с помощью использования технологии выработки условного рефлекса на страх, которая является самым неприятным вариантом знаменитого эксперимента с собакой Павлова. Напомним, что собака Павлова запомнила, что за звонком сразу же последует миска с едой, и «научилась» выделять желудочные соки и слюну только при звуке звонка, что было нормальной реакцией, предшествующей появлению пищи. Но вернемся к нашим крысам и миндалине. Вкратце эксперимент заключается в следующем: крысу подвергают воздействию электрического тока, которое также сопровождается звуковым сигналом. Звук звонка сам по себе не страшен, но крыса быстро поняла, что ему всегда будет сопутствовать разряд тока, и, как только впоследствии раздавался звонок, бедное животное демонстрировало типичную ответную реакцию на страх, впадая в ступор. Сопоставив все условия, можно сказать, что звуковой сигнал является эквивалентом баобаба из нашей истории, а электрический ток – эквивалентом тигра. Сигнальный признак (звонок или баобаб) вызывает приступ страха, причиненный настоящей угрозой (тигр или электрический разряд).

Вам, наверное, будет интересно узнать, какие механизмы задействует миндалина в «обучении» подобного рода?

Рис. 5. Миндалина соприкасается с передней долей гиппокампа и моделирует воспоминания в зависимости от эмоционального контекста

К миндалине стекается информация с четырех сторон мозга, в частности из систем, которые анализируют предметы и явления, воспринимаемые нами из окружающего мира. И миндалина также отдает команды, которые запускают реакции страха и стресса: выброс адреналина, ускорение сердцебиения, внезапная неподвижность и другие. Таким образом, еще до начала процесса конкретного «обучения» элементарное ощущение страха или опасности, как, например, после электрического разряда, активизирует миндалину, которая, в свою очередь, активизирует защитные реакции. Но миндалина воспринимает не только телесные ощущения (как после разряда электрического тока), но и слуховую информацию (звонок). Когда разряд тока совпадает со звуковым сигналом, нейроны амигдалы сразу же меняют систему соединения таким образом, чтобы сохранить в мозгу отпечаток этого совпадения. А как только ассоциация между звонком и разрядом установлена, звонок самостоятельно «включает» те же реакции, которые до этого вызывал разряд электрического тока. Так в миндалине устанавливается связь между сигналом (звонок или баобаб) и реакцией страха.

А у нас, у представителей рода человеческого, все происходит точно так же, как и у крыс, которых подвергали воздействию электрического тока?

С человеком не проделаешь тех же экспериментальных манипуляций, что и с животными, и не сделаешь таких же снимков нейронов, какие удается получить в опытах с крысами. Но у нас достаточно оснований полагать, что эти механизмы в целом едины для всех видов. И это не удивительно, поскольку речь идет о фундаментальной способности, то есть о способности живого организма к выживанию. А что касается человека, то такая недавно появившаяся технология, как магнитно-резонансная томография, позволяет совершенно безболезненно определить у взрослого представителя рода человеческого уровень активизации миндалин.

Полагают, что нашего далекого предка не только охватывал страх, вызывающий висцеральные реакции только при одном взгляде на баобаб, он также сохранял на удивление стойкие и осознанные воспоминания о встрече с тигром. Так ли это?

Это действительно так. И этим мы обязаны опосредованному эффекту обучения. В общих чертах можно сказать, что к числу защитных реакций, которые вызывает внезапный страх, относится и продуцирование мозгом (или надпочечниками по указанию того же мозга) разных химических субстанций. Самая известная из них – адреналин. И эти субстанции обладают постпозитивным эффектом на гиппокамп, структуру, отвечающую за формирование новых воспоминаний о событиях нашей жизни. Именно она первой выходит из строя в моменты провалов в памяти или болезни Альцгеймера. Следовательно, человеческий мозг формирует более стойкие воспоминания о тяжелых моментах нашего существования по сравнению с воспоминаниями о событиях нейтральных. В подтверждение этой идеи учеными был сделан ряд снимков в МРТ в момент созерцания человеком эмоционально окрашенного образа. И оказалось, что этот образ тем сильнее зафиксируется нашей памятью, чем сильнее активизируются миндалины.