По всей видимости, метод локусов использует связь гиппокампа с пространством, и поэтому Магуайр не удивляет его эффективность. «Если вы хотите дать своему мозгу точку опоры, выбирайте систему пространственного восприятия – это очень разумный выбор», – отмечает она. Изучая пациентов с поврежденным мозгом, Магуайр пришла к выводу, что связь гиппокампа с пространством, и особенно способность конструирования сцен, очень важна для извлечения из памяти прошлого и представления будущего, а также для навигации. Она рассматривает сцены как «валюту» познания, и, возможно, именно поэтому повреждение гиппокампа приводит не только к амнезии, но и к общему ухудшению психического состояния.
Магуайр признает, что ее взгляд на гиппокамп как основу когнитивных способностей и памяти является спорным, хотя с ней согласны многие коллеги. Говард Эйхенбаум, который вплоть до своей смерти в июле 2017 года считался одним из ведущих специалистов по гиппокампу, рассматривал его как чрезвычайно сложную систему памяти, основная роль которой заключается не в том, чтобы помочь нам ориентироваться в пространстве, а в том, чтобы «ориентироваться в жизни»[149]. Он был убежден, что гиппокамп позволяет мозгу объединять все элементы события, в том числе пространство и время, и что когнитивные карты представляют собой «карты познания, а не карты физического пространства»[150]. В одной из своих последних статей Эйхенбаум писал: «Гиппокамп действительно играет главную и важную роль в навигации, но это лишь отражает его более общую роль в организации воспоминаний»[151].
Предположение о том, что гиппокамп использует пространственную систему для организации сложной памяти и других когнитивных процессов, происходит из любопытной возможности, согласно которой он эволюционировал таким образом, чтобы наши доисторические предки могли исследовать среду обитания, тем самым повышая свои шансы выжить (о чем мы упоминали в первой главе книги). Более сложные когнитивные функции, возникшие позже, такие как воображение и автобиографическая память, могли строиться на уже существовавших пространственных структурах гиппокампа. Это может объяснить, почему нейронные сети мозга, участвующие в физической навигации, играют роль и в психической навигации – и как способность понимать взаимоотношения между ориентирами помогает объединить множество элементов события в связные воспоминания[152].
Возможно, мы никогда достоверно не узнаем, что в процессе эволюции гиппокампа появилось раньше – пространственное восприятие или память? Может быть, они даже развивались параллельно: ископаемые останки не могут раскрыть эту тайну. В любом случае с учетом того, насколько важно восприятие пространства для выживания в дикой природе, мы можем быть уверены, что мозг млекопитающих стал «осознавать пространство» на ранних этапах эволюции. «Подумайте, какие задачи требуется решать такому животному, как крыса, – говорит Кейт Джеффри. – Она явно должна уметь находить обратную дорогу к гнезду, а также помнить все, что с ней произошло в разных местах, чтобы не повторять своих ошибок. Например: “Когда я в последний раз была здесь, за стеной сидела кошка” или “В прошлый раз отсюда я повернула налево, и ничего хорошего из этого не вышло, так что теперь я поверну направо”. Вполне возможно, в мозге естественным образом соседствуют и само место, и то, что в этом месте происходит».
Одна из загадочных характеристик автобиографической памяти состоит в том, что наша жизнь представляет собой непрерывный поток восприятия, а помним мы ее как череду последовательных эпизодов. Попробуйте вспомнить прошлую субботу. Часы и минуты не поплывут перед вашим мысленным взором непрерывным потоком, словно при ускоренной перемотке фильма, – скорее вы вспомните короткие отрезки, вроде коллекции главных моментов.
Как наш мозг определяет границы эпизода – те моменты, когда он, так сказать, нажимает на кнопку записи? Одним из главных определяющих факторов служит место. События, происходящие в одном месте, запоминаются как элементы одного фрагмента эпизодической памяти; стоит переместиться в другую точку, и запись начнется снова. Другими словами, пространственные границы отражают границы события. Не так давно группа исследователей под руководством Эйдена Хорнера, экспериментального психолога из Нью-Йоркского университета, поставила сложный опыт с виртуальной реальностью, чтобы продемонстрировать значение пространства для долговременной памяти. Они предложили группе добровольцев проложить путь через дом, сгенерированный компьютером. Этот дом состоял из сорока восьми комнат, соединенных дверьми. В каждой комнате было два стола, на каждом столе лежал какой-то предмет. Участники эксперимента должны были пройти через весь дом и по очереди рассмотреть все эти предметы. Через какое-то время исследователи предложили им ряд тестов, чтобы проверить, насколько хорошо те запомнили и сами предметы, и последовательность, в которой они их видели. Например, когда им показывали изображение детской коляски, они должны были сказать, что предшествовало ей или что следовало за ней.
Как оказалось, испытуемые гораздо лучше справлялись с задачей, если предметы, которые они пытались вспомнить, находились вместе в одной комнате. И все зависело от контекста: например, участникам эксперимента было легко ассоциировать детскую коляску с девочкой, если они видели коляску и девочку в одной комнате. Проход через дверь играет роль своего рода «закладки» между воспоминаниями, и события между двумя «закладками» остаются тесно связанными в памяти[153].
По всей видимости, проход через дверь оказывает серьезное воздействие на организацию воспоминаний. Это может быть катастрофой для кратковременной, или рабочей, памяти, потому что ускоряет ее вытеснение[154]. В тот момент, когда вы приходите на кухню, недоумевая, зачем пришли, это и есть «эффект двери». По одной из гипотез, переход границы очищает кэш рабочей памяти и перемещает его содержимое в долговременную память. Как показал эксперимент Хорнера, прошлое лучше вспоминается по главам.
Судя по этим данным, пространственные границы так же важ– ны для психологического состояния человека и животных, как и для их физического поведения. Как мы уже видели, все млекопитающие, включая людей, при исследовании окружающего мира тяготеют к границам. Кроме того, границы являются главными элементами когнитивных карт. Чувствительность нейронов места в гиппокампе к краям, стенам и границам определяется нейронами границы. Напрашивается предположение, что эти же нейроны отвечают за определение границ в эпизодической памяти. Если гиппокамп определяет уникальную последовательность возбуждения нейронов места – единственную в своем роде когнитивную карту – для каждого места, в чем убеждены нейробиологи, тогда вполне возможно, что события, произошедшие в этом месте, тоже привязаны к карте.
Но значит ли это, что для каждого фрагмента эпизодической памяти существует своя когнитивная карта? Хорнер не сказал об этом ничего определенного, что вполне понятно, если учитывать обилие заманчивых, но непроверенных объяснений этому явлению. «Это вполне может быть так, но точно мы не знаем», – ответил он. Однако в 2017 году его коллега Дэн Буш из Института когнитивной нейробиологии Университетского колледжа Лондона продемонстрировал, что проход через дверь не ставит «закладку» в долговременной памяти и не разрывает ее извлечение, если испытуемый сразу же возвращается в ту же комнату. Буш полагает, что это свидетельство в пользу теории долговременной памяти как когнитивной карты: события, даже «разорванные», вспоминаются вместе, если произошли в одной и той же точке пространства – потому что их кодирует одна и та же последовательность нейронов места. Тем не менее он признает: поскольку нейробиологам трудно изучать мозг живых людей на уровне отдельных нейронов, убедительных доказательств этой теории придется подождать[155].
Теперь, когда стало очевидно, что пространственная система мозга помогает нам вспоминать прошлое, вас не должен удивить тот факт, что она также помогает нам думать о будущем. В частности, она позволяет нам совершать воображаемые путешествия. Группа Хорнера проверила это предположение с помощью еще одного задания в виртуальной реальности, на этот раз в сканере фМРТ. Участников эксперимента снова просили прогуляться по виртуальному ландшафту и найти несколько предметов. Затем они должны были закрыть глаза и
Другие исследователи недавно показали, что нейроны решетки также участвуют в решении абстрактных задач, не имеющих никакого отношения к навигации или ориентации в пространстве. В одном из самых оригинальных исследований такого рода Александра Константинеску, Джилл О’Рейли и Тим Беренс из Оксфордского университета разработали задание, в котором группа добровольцев должна была манипулировать силуэтом птицы, изменяя его с помощью клавиатуры. Растягивая или укорачивая шею или ноги, птицу можно было превратить в аиста, цаплю, утку, лебедя, чайку или нечто промежуточное. После тренировки добровольцам предложили визуализировать, как меняется облик птиц, – представить, что ноги и шея удлиняются или укорачиваются до определенного размера, – в то время как исследователи смотрели на их мозг с помощью сканера фМРТ. Ученые стремились понять, участвуют ли в организации концептуального знания те отделы мозга, которые обычно управляют знанием о пространстве, такие как энторинальная кора, ретроспленальная кора и префронтальная кора. «Эти области мозга делают много интересного, причем никак не связанного с пространством, – писал мне Беренс в электронном письме. – Интересно, чем заняты нейроны решетки в этих областях?»
К удивлению многих специалистов, выяснилось, что мозг воспринимает абстрактное упражнение как пространственную задачу: похоже, нейроны решетки картировали одномерную визуализацию как движение в
Подобные открытия вызвали массу предположений о природе когнитивной функции. Одна из самых спорных теорий заключается в том, что язык – вероятно, самая главная система абстрактного знания – сам построен на пространственной основе. Эта гипотеза еще интересна тем, что ее предложил Джон О’Киф, первооткрыватель нейронов места и убежденный эмпирик. Всю свою научную карьеру он посвятил изучению гиппокампа и взаимодействия животных с пространством, однако время от времени отвлекался от основной темы своих исследований.
Почти полвека назад, в ходе одного из своих первых исследований нейронов места, О’Киф рассматривал возможность того, что когнитивная система картирования играет роль глубинной структуры языка. Он предположил, что речь у людей развилась для того, чтобы они могли делиться информацией о физическом мире – например, о местоположении ценных ресурсов и путей к ним, – и что это связало гиппокамп (особенно левый гиппокамп, где выполняется большая часть обработки речи)[159] с другими отделами мозга – точно так же, как память. О’Киф указывает: все языки строятся вокруг предлогов, а почти все предлоги описывают пространственные взаимоотношения между местами и объектами.
Чаще всего используются такие предлоги, как
Пространственные метафоры вездесущи. Когда вы в следующий раз услышите «пройди по дорогам памяти», «оставь все позади», «представь все в перспективе», «поставь себя на их место», помните: это с вами говорит древний мозг собеседника. Мы постоянно используем подобные выражения и при описании социальных отношений: «близкий друг», «отдаляться», «круг знакомых», «социальная лестница». Связанные с пространством термины помогают нам описывать личные отношения подобно тому, как мы выражали бы геометрические связи между объектами и ориентирами.
Тот факт, что мы применяем пространственный словарь в сфере отношений между людьми и что наш мозг составляет карту взаимоотношений, похожую на карту пространства, не должен нас удивлять. Из первой главы вы, наверное, помните, что именно потребность поддерживать социальные связи на расстоянии сотен километров палеолитического ландшафта могла привести к появлению у нас способностей к навигации. Эксперименты с летучими мышами и крысами показали: их нейроны места отмечают не только собственное положение в пространстве, но и положение других особей[163] – совершенно очевидно, что им важно знать, где находятся их друзья. Измерить такие вещи у людей очень сложно, но было бы странно, если бы у нас отсутствовало это качество.
Недавно группа нейробиологов под руководством Даниелы Шиллер из Медицинской школы Икана Маунт-Синай в Нью-Йорке обнаружила свидетельства того, что человеческий мозг использует пространственный подход при анализе сложных социальных взаимодействий. Шиллер изучает, как проявляются эмоции в мозге, и ее особенно интересует, как люди справляются с травматическим опытом (ее отец пережил Холокост). Она заметила, что большинство выживших, жизнь которых сложилась успешно, обладают одной общей чертой: развитые социальные навыки. «Они рассказывали о пережитой боли, и становилось очевидным, насколько глубоко и зрело они понимают социальную среду, – рассказывала она мне. – Например, они понимали, что собирался сделать солдат, и знали, что соседи были их врагами. Они были способны разместить каждого в социальной среде, и это помогло им выжить».