Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное

ПЭТ обходится дорого, да и лучше бы по возможности избегать радиоактивных инъекций, поэтому на смену этой технологии вскоре пришла функциональная магнитно-резонансная томография, или фМРТ, благодаря которой исследователи смогли измерять, как меняется магнитное поле в зависимости от кровотока (это возможно благодаря гемоглобину – молекуле, содержащей железо: когда она не переносит кислород, она чувствительна к магнитным полям).
  
В стандартном фМРТ-исследовании испытуемый лежит на кушетке в отверстии магнита, внутри трубы с мощностью магнитного поля в 1,5 или 3 теслы [17] (то есть в 30 или 60 тысяч раз сильнее магнитного поля Земли), вокруг головы – шлемообразная катушка, которой и сканируется мозг. К катушке прикреплено зеркало, расположенное под таким углом, чтобы испытуемому было видно экран с экспериментальными стимулами, а в руки ему дают панель с кнопками, которые нужно нажимать в ответ на эти стимулы. В ушах у испытуемого беруши, потому что во время сбора данных фМРТ-сканер издает непрерывный громкий звук. Знаю, описание не самое привлекательное, но меня все устраивает – мне вот в сканере вообще прекрасно спится.
Чтобы исследовать рабочую память при помощи фМРТ [18], добровольцу могут поочередно показывать ряд цифр на экране и просить запомнить последнюю. Каждый раз, как появляется новая цифра, ему нужно определить, совпадает ли она с предыдущей. Для решения таких задач задействуется рабочая память: доброволец должен удерживать в памяти только последнюю цифру и раз за разом выкидывать ее и заменять следующей. В разных вариантах задачи предлагалось удерживать в памяти две последние цифры и т. д. Чем больше цифр нужно было помнить, тем больше активности наблюдалось в префронтальной коре. Выглядело как убедительное подтверждение того, что префронтальная кора участвует во временном удержании информации.
Когда я учился в аспирантуре Северо-Западного университета, эти исследования меня восхищали, но я не мог соотнести их с тем, что наблюдал в клинике Эванстона, где стажировался в нейропсихологии. Многих пациентов в эту клинику направляли врачи, заподозрившие повреждение мозга. Моей задачей было проводить когнитивные тесты, чтобы способствовать диагностике и лечению. У некоторых пациентов были трудности с языком (афазия), намеренным движением (апраксия), распознаванием объектов или лиц (агнозия). У некоторых были затруднения памяти (амнезия), похожие на те, что возникают при ранних стадиях болезни Альцгеймера, эпилепсии или заболеваниях, при которых ненадолго прерывается доступ кислорода к мозгу. Эти симптомы заметить было нетрудно. А еще встречались люди с повреждениями префронтальной коры [19].
Иногда повреждение было очевидным: у прокурора случился инсульт, строителя ударило по голове брусом, водителю автобуса хирургическим путем удалили опухоль мозга. У некоторых пациентов был рассеянный склероз, при котором иммунная система сходит с ума и нападает на нейронные связи в префронтальной коре (а также во всем остальном мозге). И все эти пациенты жаловались на проблемы с памятью. Но в тестах на память они показывали отличные результаты. Дело было в чем-то другом. Они запросто удерживали в памяти целый ряд цифр и повторяли его, они прекрасно справлялись с задачей, имитирующей электронную игру «Саймон», где они смотрели, как я нажимаю на разные фигуры, а потом повторяли последовательность в том же порядке. Другими словами, в рабочей памяти информация удерживалась. Сложности возникали в тех тестах, где требовалось сосредоточиться в присутствии отвлекающих факторов. Например, мы могли попросить пациентов удерживать в памяти цифры, появляющиеся в центре экрана, но не обращать внимания на цифры, вспыхивающие слева или справа. Многие отвлекались на боковые цифры и переставали следить за центральными.
Еще пациенты с лобными нарушениями не всегда успешно справлялись с заданиями на долговременную память, в рамках которых мы просили запомнить длинный список слов, таких как «корица» и «имбирь». Если затем мы просто просили вспомнить слова, без дополнительных подсказок, пациенты припоминали только несколько слов. Но если их спрашивали, было ли в списке конкретное слово, они могли с легкостью распознать, что да – было. Пациенты запоминали слова [20], но не могли добраться до воспоминания без подсказок. Одной из причин трудностей было то, что они не пользовались никакими стратегиями запоминания, полагаясь лишь на то, что притягивало их внимание в тот момент. Здоровые же испытуемые, напротив, применяли стратегии, которые помогали и вспоминать, и распознавать (например, сосредоточиться на том, что многие слова обозначали специи).
Я протестировал множество пациентов и понял, что люди с нарушениями в префронтальной коре справляются с заданиями, когда у них есть четкие инструкции и их ничего не отвлекает, – трудности возникают, если нужно спонтанно применять стратегии запоминания или удерживать фокус на задаче, когда за внимание пациента соперничают отвлекающие факторы. Эти наблюдения убедили меня в том, что, пусть префронтальная кора и не «занимается» памятью, ее повреждения влияют на функционирование памяти в реальном мире.
Окончив в 1999 году клиническую подготовку, я полностью переключился на исследования и стал работать на медицинском факультете Пенсильванского университета с доктором Марком Д'Эспозито. Марк стремился расширить горизонты возможного и разработать более совершенные технологии фМРТ для изучения рабочей памяти. Но, в отличие от большинства других специалистов по когнитивной нейробиологии, он успевал работать и в лаборатории, и в клинике (где был лечащим поведенческим неврологом). Марк прекрасно видел пропасть, пролегавшую между обсуждениями префронтальной коры в среде нейробиологов и трудностями, которые он наблюдал у пациентов с ее повреждениями. Один из его пациентов – дальнобойщик по имени Джим – не мог работать и вообще самостоятельно жить после инсульта, повлекшего серьезные нарушения функции лобных долей. Жена Джима объясняла: у него проблемы с памятью. Посмотрев фильм, он сразу забывал большие куски и пересматривал все по два-три раза подряд. Он забывал побриться, почистить зубы – хотя раньше был весьма прилежен в этих вопросах. Но за нарушениями памяти проглядывало нечто другое. Дело было не в том, что он забыл, как делаются эти дела: он был вполне способен почистить зубы, но, оставшись один, не проявлял в этом инициативу или отвлекался на что-то другое. Джим был чем-то похож на моих испытуемых в клинике Эванстона, которые не пытались пользоваться стратегиями, чтобы запоминать слова.
Многие сотрудники лаборатории Марка проводили фМРТ-исследования рабочей памяти, и наши данные неизменно подкрепляли представление о том, что в задней части мозга располагаются клеточные ансамбли, которые, похоже, хранят воспоминания о конкретных видах информации. Одна область может активироваться, когда человека просят держать в уме чье-то лицо, другая – когда просят держать в уме изображение дома. Активность префронтальной коры была не слишком чувствительна к тому, что нужно было держать в уме [21], да и к выполнению задания на рабочую память вообще. Заметную активность префронтальная кора показывала тогда [22], когда человеку приходилось намеренно сосредоточиваться на задании, сопротивляться отвлекающим факторам или применять стратегии запоминания.
  
Наши исследования префронтальной коры сокращали разрыв между тем, что обсуждалось в научных статьях, и тем, что мы наблюдали в клинической практике. В учебниках пишут, что мозг состоит из специализированных систем памяти и каждая соответствует определенной задаче – но такое представление не дает нам общей картины. Префронтальная кора не имеет конкретной специализации для определенного вида памяти. Исследования с помощью фМРТ и наблюдения за пациентами подтверждали другую теорию [23], согласно которой префронтальная кора – это центральный исполнитель, «генеральный директор» мозга.