Можно ли «взломать» код памяти?

В понимании того, как определенные воспоминания коди­руются мозгом и соотносятся друг с другом, удалось добить­ся заметного прогресса. В удивительной серии экспериментов Джо 3. Тсьен из Бостонского университета (не имеет никакого отношения к Роджеру Тсьену из главы 8 — это просто однофа­мильцы) занялся алгоритмами кодирования и взаимосвязи вос­поминаний.

Рассмотрим все детально. Если вам случится пережить зем­летрясение, вы сможете описать его различным образом — в об­щем виде и в частностях. В первом случае: это было пугающее событие. Более конкретно: ощущались выводящие из равнове­сия толчки и движения. Еще точнее: земля ходила ходуном. Еще детальнее: вам запомнилось, что происходило в том месте, где вы были в тот момент, — скажем, на углу у церковного собора или на рыночной площади в Сан-Франциско.

Таким образом, имеем иерархию аспектов землетрясения: от общих впечатлений до самых конкретных.

Возникло что-то пугающее... -» Беспорядочные толчки и дви­жения выводили из равновесия -» Земля ходила ходуном —> Это было рядом с церковью или рыночной площадью.

Было бы слишком просто думать, что каждый из этих аспектов кодируется гиппокампом отдельно, однако Джо Тсьен полагает, что дело именно так и обстоит. Вместе со своими сотрудниками он имплантировал крысам электроды, способные регистриро­вать активность расположенных в гиппокампе 260 нейронов. Затем животных заставили пережить три различных события: сильное дуновение воздуха за их спинами, падение в коробке и встряску клетки, в которой они находились. (Ученые обозна­чили эти события как стихийный порыв ветра, падение каби­ны лифта и землетрясение). И никого не удивило, что каждое из этих них «высвечивало» в гиппокампе определенную схему (паттерн) нейронной активности.

Мы уже сталкивались с чем-то подобным: если есть X, то возникает корреляция с Y. Но Джо Тсьен сделал шаг вперед. Он обнаружил, что нейроны одной определенной группы акти­вируются в ответ на все три события. Ученый называет ее «кли­кой» («clique»), подразумевая функциональную группу нерв­ных клеток, объединенных друг е другом силой взаимной свя­зи. Он предположил, что нейроны такой клики кодируют один аспект, характерный для всех трех событий. В данном случае то, что они оказались пугающими (startling). Поэтому такие нейро­ны объединяются в особую функциональную «группу испуга» («startle clique»).

Д. Тсьен нашел и другую группу возбуждавшихся нейронов — реагировавших только на два из трех указанных выше событий, условно названных падением кабины лифта и землетрясением. Он предположил, что эта клика должна кодировать не испуг, а нечто иное — «выводящие из равновесия толчки и движе­ния». Так появилась «группа потери равновесия» («disturbance clique»). Затем нашлись нейроны, «не замечавшие» ни «паде­ния лифта», ни «землетрясения», но реагировавшие на «порыв ветра». Они получили собирательное название «группа ветра» («wind» clique).

Д. Тсьен воссоздал воспоминания о трех событиях, представив их в виде трех самостоятельных, но накладывающихся друг на друга групп нейронов. Было также отмечено, что последние ор­ганизованы иерархическим образом. Одна группа должна была реагировать на все три события, поэтому служила «основанием» иерархии. Эта группа «зажигалась» всегда. Другие возбуждались избирательно — не на все три события, а лишь на некоторые из них. Следовательно, они занимали «более высокое» положение. Не в буквальном смысле, не в пространстве мозга, а чисто логи­чески. Наблюдая, какая из трех особых функциональных групп нейронов переходит в активное состояние, Тсьен смог опреде­лить, что именно из опыта трех своих впечатлений снится лабо­раторной крысе. Таким образом ученый расшифровал схему воз­никновения трех различных воспоминаний и установил, каким образом нейроны кодируют аспекты — частные характеристики остающейся в памяти общей картины.

Для регистрации сигналов возбуждения нервных клеток Д. Тсьен применял электроды, однако это можно было делать и средствами оптогенетики. Возбуждаясь, нейрон включает гены, продуцирующие особый белок, названный c-fos. В нервную клетку можно встроить дополнительный ген, задачей которого будет контроль за выделением данного белка. Более того, этот дополнительный ген может решать задачи и более широкие, чем только подача сигнала о белке c-fos. В качестве дополнительно­го гена может использоваться наш старый знакомый ченнелро- допсин (channelrhodopsin), заставляющий нейроны возбуждать­ся при облучении направленным светом. В этой же роли может выступать зеленый флуоресцентный белок GFP (green floures- cent protein) — тот самый, который принес Нобелевскую пре­мию Роджеру Тсьену после его отказа от продолжения работы с ченнелродопсином. При определенных условиях GFP может заставлять возбужденные нейроны флуоресцировать зеленым светом — благодаря этому выявляются особые функциональные группы («клики») нейронов^[144].

Чтобы полностью контролировать возбуждение нервных клеток в такой группе, в нейроны необходимо встраивать оба гена. Зеленый флуоресцентный белок обеспечивает свечение в течение некоторого времени, а воздействие световых лучей сине-голубого цвета возбуждает эти нейроны. Если же, наобо­рот, использовать халорходопсин и желтый свет, то возбуждение нейронов можно подавить. И пока будет включен желтый свет, мозг не сможет удержать никакие воспоминания. Такая схема действий показывает — по крайней мере, теоретически, — что подавить определенные участки (блоки) памяти или некоторые воспоминания вполне возможно. Это могло бы получиться весь­ма интригующее устройство, назначение которого, разумеется, в том, чтобы излучать Вечное Сияние Чистого Разума^[145].

К слову, эта же схема может служить и для блокирования чьего- то восприятия. Каким образом? На время как бы выключить че­ловека из процесса зрительного восприятия какого-нибудь объек­та — например, яблока.

Все, что мы знаем о функциональных группах нейронов, убеж­дает в одном: наша память — не набор фотоснимков. Вспоминая о чем-то, мозг не запускает соответствующее «слайд-шоу». Мозг реактивирует те функциональные особые группы нейронов, ко­торые были когда-то сформированы по командам, исходящим из гиппокампа. Что такое воспоминание о тесте SAT^[146]? Это сочетание в комплексе нескольких нейронных «клик» — например, таких как «тест», «пузырьковая бумага», «карандаш №2», «школьный спортивный зал» и «физические упражнения». Несомненно, к этому ряду можно добавить еще много групп подобного рода, добавляющих к общей картине детали и характерные черты. Однако сколь бы детализированными ни были воспоминания, наша память — это не запись чего-то в виде хранящегося у нас в голове фильма, а динамическая реконструкция событий, кото­рую производит наш мозг.

Итак, воспоминания носят динамический характер. И эта за­кономерность во многом определяет конструкцию имплантов, которые должны вести их мониторинг, пробуждать и участво­вать в их формировании. Допустим, мы можем отслеживать не­сколько тысяч функциональных нейронных групп. Если попро­сить кого-нибудь вспомнить о чем-то и обнаружить активацию таких нейронных групп, как «кухня», «мама», «еда», «лазанья» и «я был тогда ребенком» в сочетании с чувством удовольствия в миндалевидном теле мозга (amygdala), то можно будет сделать вывод: человек с любовью вспоминает о давней семейной трапе­зе. Миндалевидное тело — относительно древняя часть нашего мозга, отвечающая за эмоции и так называемое социальное чув­ство. Высокая активность нейронов в его области свидетельству­ет об эмоциональном подъеме.

Однако идентифицировать воспоминания подобным образом на практике будет не слишком просто: предварительно следует определить необходимые «клики» применительно к данному конкретному мозгу.

Особое применение оптогенетики позволяет извлекать вос­поминания из памяти мозга. Крыс в эксперименте заставляют удержать в памяти одно весьма определенное воспоминание — страх получить шоковое воздействие. При этом ученые исполь­зуют комбинацию c-fos и ченнелродопсина — чтобы облучением мозговой ткани сине-голубым светом избирательно возбудить одну функциональную группу нейронов. Крысы замирают от страха. Если же возбудить в гиппокампе то же количество нерв­ных клеток, но выбранных произвольно, никаких признаков ис­пуга у подопытных животных не наблюдается. Таким образом, ученые получают уверенность в возможности активировать точно выбранное воспоминание^[148]. Конечно, это только начало: легкого пути к тому, чтобы создать обшую технологию управ­ления функциональными группами нейронов, не будет. Однако уже сейчас можно считать, что идея избирательной активации определенных участков в памяти мозга отнюдь не является чем- то абсурдным.

Если будет выработана общая методика активирования ней­ронных «клик», мы можем получить технологию коммуникации «мозг к мозгу» (brain-to-brain communication). Например, ваш имплантированный компьютер знает, как и когда у вас активиру­ется функциональная группа нейронов «стул», а мой компьютер владеет той же информацией, касающейся моей памяти. Чтобы передать «стул» от одного мозга к другому через компьютерную сеть, достаточно переслать совсем небольшой объем данных (ID), связанный со «стулом».

Допустим, я хочу сообщить вам, что пережил землетрясение, случившееся во время поездки по мосту Золотые Ворота. Как только я начну думать об этом, мой мозг активирует группы, ас­социированные с такими аспектами воспоминаний, как «пугаю­щее событие», «потеря равновесия из-за толчков и хаотичных движений», «тряска», «автомобиль», «мост Золотые Ворота» и многие другие. Ваше коммуникационное устройство активи­рует столько этих «клик», сколько сможет. И чем больше будет возбуждено общих для нас групп, тем полнее будет наша комму­никация.

Вероятно, на первых порах будет трудно отличать «привне­сенные» воспоминания и впечатления от своих собственных. Но, полагаю, со временем опыт и практика упростят дело. В случае с бежавшей против часовой стрелки мышью внешний сигнал подавлял ее собственные намерения. Животное прекращало принюхиваться к окружающему и начинало, как бешеное, опи­сывать круг за кругом. Можно предположить, что подаваемый извне сигнал был настолько сильным, что никакой другой уже не мог с ним конкурировать. Однако если «синтезированные» воспоминания или впечатления передавать в течение коротко­го — секунду или две — отрезка времени, а также при «вольта­же», меньшем, чем у естественно возникших воспоминаний, то, думаю, получатель сразу ощутит их особый «привкус» и не спу­тает с собственными.

В любом случае, реципиент будет интерпретировать получае­мую информацию, рассматривая ее с собственной точки зрения. Допустим, я — житель Сан-Франциско, а вы — нет. Допустим, я — маленького роста, а вы — высокого. Вы же не сможете ви­деть окружающее в точности так же, как и я. Однако, как и в хо­рошем рассказе, задача — не в безукоризненной репрезентации события, а в возникновении эффекта присутствия и ощущения достоверности.

А чтобы все получалось как надо, отправитель и получатель должны располагать достаточным общим опытом. В фильме «Вспомнить все» у главного героя есть внедренные в его память воспоминания о волнующем отпуске, проведенном на Марсе. Дешевле получить воспоминания, чем побывать на Марсе в дей­ствительности, не так ли? Однако у этого персонажа в голове нет функциональных групп нейронов, помнящих о том, что такое испытывать ускорение при отрыве от Земли, или ощущать не­весомость, или видеть горизонт на меньшей, чем Земля, планете и так далее. То есть нет собственной основы для формирования полноценных внедряемых извне воспоминаний. Создавать их с чистого листа — это может оказаться невыполнимой задачей. Объединяющий контекст должен стать обязательным условием. Чем больше у нас общих воспоминаний, тем лучше.

Но что это значит — ощущать и осознавать не свои воспоми­нания? Думаю, они должны казаться как бы придуманными и, вместе с тем, сверхъестественно реальными. Придуманными в той части, которая не может опереться на личный опыт — как в моем примере с Сан-Франциско: местный житель и приезжий видят его по-разному. Подобно фотоснимку, такие воспомина­ния должны укладываться в определенные «рамки кадра». Они, вероятно, сразу же особым образом будут распознаваться созна­нием — по той же причине, по которой так явно различаются соб­ственные зрительные впечатления и аналогичный фотоснимок. И, вместе с тем, такие воспоминания могут казаться невероятно реалистичными, потому что ваш мозг дополнит их такими дета­лями, которые я и не думал включать в «картинку». К примеру, вы же знаете, что мосты обычно переходят в улицы — вот и до­мыслите улицу, даже если мое коммуникационное устройство не пошлет вам сигнал, активирующий соответствующие функцио­нальные группы нейронов.

Возможно, вы также добавите некоторые дополнительные подробности, основываясь на личных предположениях и пред­почтениях. Скажем, «увидите» мысленно, что погода была ве­треной. Юристы знают, как легко можно навести человека на ложные воспоминания, просто задавая вопросы определенным образом. В одном психологическом эксперименте опрашивали несколько групп студентов, которым показали видеозапись ав­токатастрофы. Однако вопросы несколько различались. Одну группу спрашивали, как быстро двигались машины, «разбив­шиеся вдребезги», а другую — «столкнувшиеся друг с другом». В первой респонденты воспоминали об осколках стекла на месте аварии вдвое чаще. Между тем ничего подобного там не было во­все^[149]. В другом эксперименте его участникам задавали наводящие вопросы. В результате, по воспоминаниям опрошенных, «гладко выбритый мужчина был усатым, прямые волосы завивались ло­конами, «кирпич» сменился знаком, разрешающим проезд, мо­лотки сделались отвертками, а в буколической сцене без единого здания появился такой большой и бросающийся в глаза объект, как коровник»^[150].

Психологи называют стремление привносить в воспоминания несуществующие детали и подробности конфабуляцией (con­fabulation). Мозг хочет видеть мир целостным. В нем не долж­но быть пустот, даже если окружающее придется «доработать». Чтобы подтвердить эту закономерность, Роджер Сперри (Roger Sperry) и Майкл Газзанига (Michael Gazzaniga) провели серию очаровательных экспериментов с людьми, у которых нарушена связь между левым и правым полушариями мозга. Короткие команды — «потереть», «посмеяться» и «пойти» — вспыхивали перед левым глазом подопытных, который связан с правым по­лушарием. И оно побуждало тело выполнить заданное действие. Однако левое полушарие, совершенно выключенное из проис­ходящего, понятия не имело о том, почему следует выполнить некое действие. Поэтому ему требовалось изыскать объяснитель­ную причину! И когда, например, одного пациента спросили, по­чему он куда-то двинулся, тот ответил, что пошел взять питье из холодильника^[151]. Ответ был правдивым, но фактически — приду­манным.

Мозіу нужно, чтобы все было внутренне согласованным. Искусственно созданное, «синтезированное» воспоминание (synthetic memory) о землетрясении неизбежно будет содержать в себе привнесенные воображением, но правдоподобные дета­ли — и, как следствие, соответствующие функциональные ней­ронные связи. Раскачивающиеся уличные фонари, объятые ужа­сом случайные прохожие... Если в сознании получателя инфор­мации возникнет нечто вроде фильма-катастрофы — тем лучше.