Игорь Миронович Губерман. Чудеса и трагедии чёрного ящика (1)

ПОИСК ПРИНЦИПА

Где и как отыскать следы прочитанного, услышанного, запомненного? Еще в конце прошлого века можно было услышать сенсацию: в мозгу умершего египтолога будто бы прямо на нервной клетке найден отпечаток иероглифа. Другая теория, вполне правдоподобная на уровне тогдашних представлений: каждое впечатление меняет форму и размер нервной клетки (отражение этой идеи можно найти в известном совете по охране здоровья: «Не учись, голова распухнет»). Представления эти уходили недалеко от Платона, предполагавшего некогда в мозгу подобие восковых дощечек, надписи с которых по мере надобности считывает душа.

Открытие электрической активности нейронов породило новую гипотезу (кстати, всего их около тридцати; эта многочисленность скорее печальна, ибо свидетельствует не столько о хитроумии разума, сколько об отсутствии гипотезы единственно верной, соответствующей истинному механизму). Согласно электрической теории, память обеспечивают токи, непрерывно циркулирующие по замкнутым нейронным цепям. А какой-то неведомый блок по мере надобности перекодирует эти токи в слова и факты, зрительные и слуховые образы, понятия, движения и поступки. Простые знания в зашифрованном виде хранятся короткими цепями – из трех, например, соединенных в цепь клеток. Более сложные – в длинной и прихотливой цепи.

Поскольку каждая клетка может участвовать во многих цепях (у любого нейрона несколько тысяч контактов с соседями), то набор из миллиардов клеток был бы в состоянии, как подтвердили расчеты, полностью хранить знания и навыки человека или животного.

Однако огромный круг вопросов эта теория не была в состоянии объяснить. Более того, отдельные факты противоречили настолько, что ставили под сомнение ее правдоподобие в целом. Во-первых, мозг требовал бы тогда гигантского расхода энергии. Этого нет. Но и не это главное. Обмороки, потеря сознания, сотрясения, наконец, низкая температура (активность прекращается) и даже временная клиническая смерть (полное выключение питания, а следовательно, и деятельности нейронов) не разрушает нейронных цепей. Этот набор несоответствий убеждал: гипотеза – промежуточный этап.

В сороковом году электрической теории был нанесен сильный, почти смертельный удар. Мозг рассекли серией разрезов, удалили значительную его часть; электрические цепи памяти, существуй они на деле, были неминуемо и многократно разорваны. Память осталась прежней.

Не станем, однако, спешить с похоронами теории, над которой работали талантливые и думающие профессионалы. Новые гипотезы не возникают на пустом месте, без преемственности идей наука не двигалась бы вперед ни на шаг. Сегодняшние предположения об устройстве памяти не отрицают вероятности временного циркулирования возбуждения по нейронным сетям. Но поиск уже двинулся глубже – на молекулярный уровень, к изучению составляющих нервную клетку белков.

Идея появилась где-то в пятидесятых годах, и сразу же к ней, как к центру кристаллизации, потянулись факты, накопленные другими исследователями. Идея говорила о том, что при запоминании в нейроне появляется новое, чисто материальное качество, носитель которого – то же вещество, которое принимает участие в накоплении и передаче наследственных признаков. Вещество это – рибонуклеиновая кислота (сокращенно – РНК), одно из сложнейших в природе соединений. В процессе работы мозга она расходуется куда-то, образуется и разрушается, пружины ее молекул могут действительно хранить закодированную информацию. А сложное сочетание электрических сигналов, несущее шифрованные сведения, изменяя молекулы РНК, переводит затем свое содержание уже на следующий – белковый язык, ибо строительством белков клетки ведает как раз РНК. При воспоминании процесс этот течет в обратном порядке. Таким образом, на белковых молекулах (обильно содержащихся в нервных – и глиальных, добавим, – клетках) есть следы, отпечатки знаний, копию с которых небюрократический архив выдает по требованию механизма мышления. Никакая засекреченность неизвестна этому прекрасно систематизированному каталогу, а то, что мы забываем, – благодетельно предусмотрено его устройством, иначе мозг захлестнуло бы потоком ненужно всплывающих сведений.

Автор гипотезы, шведский исследователь Хиден, разработал необычайные, тончайшие методы исследований – он в состоянии извлечь из мозга неповрежденной одну-единственную нервную клетку! И взвесить ее на чуткой кварцевой нити (а вес крупных нейронов – стотысячные доли грамма). Он научился отделять мелкие (миллионные доли грамма) клетки от их окружения – человечество вплотную приблизилось к изучению «дна жизни».

Когда возникает значительная идея, поведение коллег во всех лабораториях мира однообразно свидетельствует, казалось бы, об их злобности и зависти: все опыты ставятся с целью опровергнуть. И только увидев, что впереди ниспровергателей, успевая еще больше их, более энергично и придирчиво пытается раздоказать собственную идею ее автор, начинаешь понимать, как жестоки, благородны и справедливы законы научного творчества.

Широкие контрольные опыты сначала то прямо, то косвенно подтверждали идею Хидена. Крыс обучали ходить к еде по проволоке. В центрах, ведающих равновесием, не могла не появиться память о новых навыках. Анализ показал: состав белка в соответствующих структурах действительно изменился.

Было обнаружено, что образование и изменение РНК в нервных клетках протекает постоянно и быстро. Ввели вещество, разрушающее запасы РНК, – подопытные крысы частично потеряли память. Обучать их пришлось заново. А введение вещества-разрушителя еще до начала обучения сделало его невозможным.

Ах, какой поднялся переполох! Опыты эти то приветствовали, то опровергали. Они казались очень убедительным, почти последним подтверждением идей Хидена о носителе памяти – РНК. Но они (как и другие подтверждения) свидетельствовали лишь о том, что кислота эта принимает участие в механизмах запоминания, а хранитель она знаний или только промежуточный носитель, пока неясно.

У других исследователей вдруг получились опыты, в которых образование РНК было почти полностью искусственно приостановлено, а обучение все равно совершалось. Созрел список вопросов-претензий.

Проблема пока открыта. Но из описанного видно, как значительно вглубь продвинулись сегодня исследователи, платя за мельчайший проблеск истины целыми десятилетиями собственных жизней.

СУЩЕСТВУЕТ ЛИ ЦЕНТР?

Греки делили мозг на три части – подобно храму правосудия, где в одном зале вели допрос, в другом – взвешивали вину (тут богиня Фемида держала в руке весы, напоминая о беспристрастии завязанными глазами), в третьем – приводили приговор в исполнение. Так же был поделен и мозг. Показания свидетелей – сообщения органов чувств – поступали в первый отдел, традиционно ведающий бдительностью. Во второй области возникали рассуждения и мысли. Третье отделение направляло действия и поступки – тут и хранилась память. (Забавна ассоциация с Третьим жандармским отделением, которое в папках с доносами хранило «память» и на этом основании надеялось направлять действия и поступки.)

У древних арабов, тоже распределявших обязанности мозга по отделам, была даже гипотеза о центре памяти. В одном из трактатов им был назван мозжечок. Приводилось веское анатомическое подтверждение: был вскрыт после казни мозг крупного вора, лишенный, как выяснилось, явно выраженного мозжечка. Вор этот никогда не сознавался в кражах, уверяя, что ничего не помнит.

От древних воззрений oстались, пожалуй, только такие вот анекдоты. Белое это пятно принялись штурмовать всерьез лишь в сороковых годах нашего века, когда появился метод раздражения слабым током через вживленные электроды отдельных мозговых структур.

В клинике знаменитого нейрофизиолога Пенфилда исследовались височные доли. При раздражении их больные вновь явственно слышали известные им песни, обрывки разговоров, мелодии оркестра. Воспоминания чисто зрительные ярко всплывали перед глазами. Лица друзей, вывески магазинов, целая цепь событий прошлого. Сознание не выключалось в этот момент, а как бы раздваивалось: больной, знавший, что в данное время он находится в Канаде, с удивлением слышал, как он вместе с приятелями громко смеется… в Южной Африке, откуда он недавно приехал. Одна женщина увидела себя ребенком, другая до деталей вспомнила мучительное время родовых схваток, третья услышала снова голос мальчишки-сына – так, как слышала его когда-то через окно: с лаем собаки и гудками автомобилей.
[1] [2] [3] [4]