В поисках памяти - Эрик Кандель

Не утихали споры и о том, можно ли переносить на более сложные организмы какие-либо из результатов, полученных в ходе исследований простых животных и касающихся клеточных и молекулярных механизмов обучения и памяти. В частности, некоторые ученые спорили с тем, что сенсибилизация и привыкание представляют собой формы памяти, пригодные для ее изучения. Этологи, которые исследуют поведение животных в их естественной среде, давно подчеркивали важность и универсальность этих двух простых форм памяти. Но бихевиористы прежде всего отмечали ассоциативные формы поведения, такие как выработка классических и инструментальных условных рефлексов, которые явно сложнее, чем привыкание и сенсибилизация.

Эти споры были разрешены благодаря двум открытиям. Во-первых, Бензер доказал, что циклический АМФ, который, как мы выяснили, играет важную роль в кратковременной сенсибилизации у аплизии, необходим и для более сложных форм обучения более сложного животного, а именно для выработки классического условного рефлекса дрозофилы. Во-вторых, что еще важнее, оказалось, что регуляторный белок CREB, первоначально обнаруженный у аплизии, служит важным компонентом преобразования кратковременной памяти в долговременную, причем во многих формах обучения и у разных организмов, от моллюсков до мух, мышей и людей. Кроме того, стало ясно, что обучение и память, а также синаптическая и нейронная пластичность представляют семейство процессов, объединяемых общей логикой и некоторыми ключевыми компонентами, но отличающихся деталями молекулярного механизма.

Когда осела пыль, стало ясно, что в основном эти споры оказались полезны для науки: они помогли отчетливее сформулировать обсуждаемый вопрос и способствовали научному прогрессу. Для меня было важно именно это — ощущение того, что мы движемся в правильном направлении.

В каком направлении будет развиваться новая наука о психике в дальнейшем? В своих исследованиях работы памяти мы пока находимся лишь у подножия огромного хребта. Нам удалось в какой-то степени разобраться в клеточных и молекулярных механизмах формирования памяти, теперь нужно перейти к ее системным свойствам и задаться новыми вопросами. Какие нейронные цепи задействованы в разных формах памяти? Как внутренние представления о каком-то лице, месте, напеве или ощущении закодированы у нас в мозгу?

Чтобы преодолеть барьер, отделяющий нынешнее положение нашей науки от того, к которому мы стремимся, в методологии исследований мозга должны произойти серьезные концептуальные изменения. Одним из таких изменений будет переход от изучения элементарных процессов (то есть отдельных белков, отдельных генов и отдельных клеток) к исследованию системных свойств (механизмов, в которых задействованы многие белки, сложные нейронные системы, работа всего организма и групп организмов друг с другом). Клеточные и молекулярные подходы, несомненно, будут поставлять нам важную информацию и в дальнейшем, но сами по себе они не позволит раскрывать тайны механизмов внутреннего представления окружающего мира в нейронных цепях и их системах, то есть на главных уровнях организации, связывающих клеточную и молекулярную нейробиологию с когнитивной нейробиологией.

Для разработки подхода, который позволил бы связать сложные когнитивные функции с нейронными системами, нам придется перейти на уровень нейронных цепей, а также определить, как те или иные формы активности в различных нейронных цепях соединяются друг с другом, образуя единое связное представление. Для изучения механизма восприятия и извлечения из памяти сложных ощущений нам потребуется определить, как устроены нейронные сети и как внимание и осознание регулируют и перестраивают в них работу нейронов. Поэтому биологам придется сосредоточиться на исследованиях с людьми и другими приматами как наилучшими модельными объектами. Для этого нам понадобятся методы функциональной томографии, разрешение которых позволит отслеживать активность отдельных нейронов и нейронных сетей.

Эти соображения заставили меня задуматься о том, какими вопросами я стал бы заниматься, если бы заново начал научную работу. Научная проблема, которую я считаю достойной исследования, должна удовлетворять двум условиям. Во-первых, дать мне возможность открыть новую область, работа в которой займет меня на долгое время. Мимолетным романам в предпочитаю долгие отношения. Во-вторых, мне нравится заниматься проблемами, которые находятся на стыке двух или большего числа дисциплин. Имея это в виду, я выдели три вопроса, которые меня особенно привлекают.

Во-первых, мне бы хотелось разобраться в том, как осуществляется бессознательная обработка сенсорной информации и как осознанное внимание направляет те механизмы, которые обеспечивают закрепление памяти Только после этого мы сможем в терминах, имеющих биологический смысл, переформулировать теории осознанных и неосознанных противоречий и памяти, выдвинутые Фрейдом в 1900 году. Мне запала в душу идея Крика и Коха о том что избирательное внимание важно для нас не только само по себе, но и как один из самых прямых путей к сознанию. Мне хотелось бы разработать редукционистский подход к проблеме внимания, сосредоточившись на механизме, благодаря которому клетки гиппокампа создают долговечную пространственную карту только тогда, когда животное обращает внимание на окружающую среду. Какова природа этого прожектора внимания? Каким образом он обеспечивает первоначальную кодировку запоминаемого во всей системе нейронных цепей, задействованных в работе пространственной памяти? Какие еще регуляторные системы мозга, помимо дофаминовой, обеспечивают концентрацию внимания и как они это делают? Используют ли они для закрепления клеток места и долговременной памяти прионный механизм? Было бы, конечно, неплохо исследовать эти процессы и у людей. Каким образом внимание позволяет мне совершать мысленные путешествия во времени, вновь и вновь попадая в нашу маленькую квартирку в Вене?

Второй интересующий меня вопрос, связанный с предыдущим, касается взаимоотношений наших бессознательных психических процессов с сознательными. Идея, что мы не осознаем значительной части нашей психической жизни, впервые выдвинутая Германом Гельмгольцем, играет ключевую роль в психоанализе. Фрейд дополнил n другой интересной идеей — что, хотя мы и не осознаем большей масти своих психических процессов, наше сознание может получать доступ ко многим из них путем концентрации внимания. Исходя из этих представлений, которые сегодня разделяет большинство нейробиологов, наша психическая жизнь по большей части бессознательна и становится сознательной только в форме слов и образов. Томографические исследования мозга могут позволить нам связать психоанализ с анатомией мозга и нейрофизиологией, выяснив, как нарушаются эти бессознательные процессы в патологических состояниях и как психотерапия может исправлять эти нарушения. Учитывая важность бессознательных психических процессов, очень обнадеживает мысль о том, что современная биология в состоянии многое рассказать нам о них.

Наконец, мне нравится идея использовать молекулярно-биологические методы для того, чтобы связать область моих исследований (молекулярную биологию психики) с той, которой занимается Дениз (социологией), и получить на их основе практическую молекулярную социобиологию. Несколько исследователей уже сделало замечательные первые шаги в этом направлении. Генетик Кори Баргманн, работающая сейчас в Рокфеллеровском университете, изучила две разновидности червя Caenorhabditis elegans, которые отличаются друг от друга пищевым поведением. Одна из них ведет одиночный образ жизни и в одиночку ищет себе пропитание. Другая социальна, ее представители добывают пищу совместно. Генетически они отличаются лишь единственном аминокислотой в белке-рецепторе, который в остальном совершенно одинаков у обеих разновидностей. Внедрение гена этого белка от социального червя одиночному приводит и превращению одиночного в социального.