Неуловимая энграмма

Борис Жуков
«Что нового в науке и технике» №1-2, 2006

• Помнить — значит предвидеть
• Термин и гипотеза
• Молекулярное обольщение
• Возвращение в синапс
• Вопросы остаются

Молекулярное обольщение

В конечном счете теорию Хебба можно рассматривать как модификацию теории Павлова. Главными «действующими лицами» выступали уже не участки коры, а отдельные нейроны, связь между ними возникала не за счет образования новых проводящих путей, а за счет перестройки имеющихся. Но основная идея была та же: одновременное возбуждение независимых нервных структур приводит к образованию устойчивой связи между ними. Сходным было и то, что обе теории оставались довольно умозрительными: тогдашняя физиология только-только начинала работать с электрической активностью отдельных нейронов и не имела средств для обнаружения клеточных ансамблей или анализа процессов, происходящих в синапсе.

Из культуры клеток человека или животного можно вырастить в пробирке искусственную нейронную сеть, побудив клетки превратиться в нейроны и установить контакты между собой. Такие сети демонстрируют способность к обучению (изображение с сайта www.bio.sci.osaka-u.ac.jp)

Тем не менее уже в первые годы после публикации гипотезы Хебба отдельные ее пункты получили подтверждение. В середине 50-х известный нейрохирург и нейрофизиолог Уайлдер Пенфилд (работавший тогда, кстати, в одном городе с Хеббом — Монреале) начал свои опыты с прямой электрической стимуляцией височной коры у находящихся в сознании людей. Под ее действием пациенты с необычайной яркостью припоминали события, разговоры, знания, напрочь забытые много лет назад, — подтверждая тем самым тезис о том, что после перехода в долговременную память воспоминание хранится неограниченно долго, а забывание — это затруднение доступа к энграмме, а не разрушение ее самой. В 1959 году американские нейрофизиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визел обнаружили в затылочной (зрительной) коре кошки нейроны, реагирующие на абстрактные признаки: одни из них срабатывали, если в очертаниях объекта были прямые линии, другие фиксировали углы, третьи — движение (причем одни — горизонтальное, другие — вертикальное) и т. д. Это позволяло понять, как кодируется воспринятая информация в гипотетических нейронных ансамблях. В новом свете теперь выглядели классические работы русского невролога Сергея Корсакова, еще в конце XIX века описавшего больных, которые прекрасно помнили всё, что знали прежде, но не усваивали новую информацию. Они без труда вели интеллектуальную беседу, но, отвлекшись на несколько минут, начисто забывали, о чем шла речь. А тем, кто познакомился с ними уже после начала болезни, приходилось при каждой встрече представляться заново. С точки зрения теории Хебба синдром Корсакова представлял собой не что иное, как нарушение процесса консолидации следа.

Но тут перед охотниками за энграммой открылись новые перспективы. Как известно, 50-60-е годы были временем необычайного прогресса в понимании другой, еще более универсальной информационной системы живых существ — языка наследственности. Оказалось, что посредством всего четырех химических «букв» можно записать не только все особенности строения живого организма, но и формы его поведения — в том числе сложные и совершенные, поражающие своим разнообразием. Но если врожденное знание записано в виде последовательности нуклеотидов, то почему знание приобретенное должно кодироваться как-то иначе? Зачем природе два разных языка для записи информации — в том числе совершенно однотипной? Не логичнее ли предположить, что вожделенная энграмма — это тоже какие-то линейные макромолекулы, может быть, те же нуклеиновые кислоты?

Исследования работы человеческого мозга сильно продвинулись после появления компьютерного томографа — прибора, позволяющего воочию увидеть степень активности любого участка мозговой ткани на любой глубине, не нанося испытуемому ни малейшей травмы (фото с сайта www.hitachimedservice.ru)

Правда, с главной героиней молекулярной биологии — ДНК — пришлось расстаться сразу: при интенсивном обучении с ней вроде бы что-то происходило, но ни количество, ни состав ее не менялись. Зато в нейронах, вовлеченных в процесс обучения, обнаружился активный синтез РНК и каких-то белков, и формирование долговременной памяти оказалось очень чувствительным к его блокированию. Вскоре последовали и знаменитые опыты по «переносу памяти»: плоских червей планарий обучали проходить Т-образный лабиринт, затем их измельчали, экстрагировали из них РНК, вводили необученным собратьям — и те учились гораздо быстрее. В мозге крыс, приученных избегать темноты, обнаружился пептид скотофобин — цепочка из 15 аминокислот, никогда не встречавшаяся в мозге обычных крыс, инстинктивно предпочитавших темные участки помещения. Казалось, вот-вот в руках ученых окажутся молекулы с записью индивидуального жизненного опыта.

Дальше всё шло по обычному сценарию научных обольщений: многообещающие результаты оказались плохо воспроизводимыми в других лабораториях, а более тщательное изучение процесса представило их совсем в ином свете. «Белки обучения» действительно удалось выделить и идентифицировать, но их молекулы не несли в себе никаких отпечатков запоминаемой информации: чему бы ни училось животное, белки у него образовывались при этом одни и те же. Никакого механизма, перекодирующего импульсы чувствительных нервов в последовательность нуклеотидов или аминокислот, найти не удалось. (И немудрено: главное достоинство нуклеиновых кислот — способность к матричному синтезу, когда новая молекула не подбирается «по буковке», а как бы отпечатывается с молекулы-образца. Использовать этот принцип для записи текущей информации — всё равно что конспектировать лекцию посредством типографского станка.) Поток работ, посвященных «молекулам памяти», мелел год от года и к середине 80-х годов практически иссяк.