Поиски своего места в истории с загадкой памяти

 

Сенсационный отчет Сковилла и Милнер в 1957 году буквально взорвал исследования природы памяти и вызвал лавину новых вопросов к нейробиологам. Вот вопросы, которые задавались чаще всего: 1) Какие конкретно структуры срединной височной доли критичны для декларативной памяти – только ли это гиппокамп или гиппокамп и мозжечковая миндалина вместе? и 2) Как зрительно представить изменения, которые происходят в нормальном мозге при формировании нового декларативного воспоминания? Поступая в магистратуру, я не знала, что ответ на первый вопрос станет темой моей магистерской диссертации. Ну а второй темой я через несколько лет стала заниматься, будучи доцентом Нью-Йоркского университета.

К тому моменту, когда я появилась в Университете Калифорнии в Сан-Диего, о важнейшей роли гиппокампа в обеспечении памяти было известно гораздо больше, чем прежде. Самые яростные дебаты в то время шли о том, только ли повреждение гиппокампа отвечало за потерю памяти у Г. М., как предполагали Сковилл и Милнер, или дело было все же в сочетанном повреждении гиппокампа и мозжечковой миндалины – другая версия, которую ученые не смогли исключить. Сравнительный анализ, который провел во время опытов на животных в 1978 году Морт Мишкин, указывал, что именно сочетание травмы гиппокампа и мозжечковой миндалины приводила к наиболее серьезному дефициту памяти. Тем не менее, в 1987 году, когда я поступила в магистратуру, ученые нашего университета Лари Сквайр и Старт Зола как раз получили доказательства того, что мозжечковая миндалина, скорее всего, не задействована в механизме памяти. Сквайр и Зола показали, что у животных разрушение гиппокампа с обеих сторон вызывает явный дефицит памяти, а разрушение только мозжечковой миндалины по обеим сторонам мозга никак на память не влияет. Затем они провели эксперимент, который оказался ключевым в данном вопросе. У животных с заранее удаленным с двух сторон гиппокампом они повредили мозжечковую миндалину – и увидели, что дополнительный ущерб мозгу не привел к усилению дефицита памяти, как предсказывалось. Вопрос теперь стоял так: если дополнительное ухудшение памяти не вызвано повреждением мозжечковой миндалины, то чем же оно вызвано? Повреждением какой мозговой структуры? Ответ удалось получить благодаря тщательному изучению различных вариантов поражения головного мозга. Специалист по нейроанатомии Дэвид Амарал изучил масштабы поражения мозга этих животных на тонких срезах мозговой ткани и заметил один факт, очевидный только нейроанатому: поражение захватывало не только гиппокамп и мозжечковую миндалину. Обширные зоны коры вокруг названных областей мозга у этих животных тоже были в разной степени повреждены. Можно было предположить, что точно так же обстояло дело и у Г. М. – ведь воздействие на мозг осуществлялось хирургическим путем. Так, может быть, ключом к разгадке были именно эти области коры вокруг гиппокампа и мозжечковой миндалины, которые никто никогда не рассматривал всерьез и которые прежде считались частью зрительного отдела мозга?

Именно в этот момент на сцене появилась я. Дэвид Амарал заведовал нейроанатомической лабораторией в Институте Солка в Сан-Диего, располагавшейся напротив нашего университета, и был ведущим специалистом по анатомической организации срединной височной доли мозга. Мне казалось очевидным, что нам необходимо лучше понять базовую структуру этой части мозга. И когда меня спросили, интересно ли мне этим заняться, я ухватилась за такую возможность. Я ощущала себя кем-то вроде Стэнли и Ливингстона от нейробиологии – ведь мне предстояло исследовать один из самых глухих и скрытых от глаз отделов мозга, куда мало кому до меня удавалось проникнуть.

Вообще-то, поступая в 1987 году в магистратуру, я была уверена, что все части мозга уже давно и тщательно изучены и описаны. Однако, приступив к работе, я обнаружила: те области, которыми непосредственно занимаюсь я, умудрились каким-то образом избежать внимания ученых. Именно мне одной из первых пришлось тщательно изучать их. При этом я пользовалась теми же базовыми методиками, которые были в ходу у нейроанатомов с самого начала XX века: я делала очень тонкие срезы мозговой ткани, окрашивала их и рассматривала под микроскопом. Я брала тонкие срезы мозга из ключевых областей височной доли. А окрашивала я их при помощи химического вещества, которое помогало различить размеры и организацию тел нейронов и клеток глии, из которых состояли эти области коры (такая методика называется окраской по Нисслю). Я смотрела на образцы, пытаясь найти черты, которые позволили бы отличить одну область от другой. В других исследованиях я пыталась отследить, откуда эти области получают информацию и куда сами посылают сигналы.

За шесть лет я провела сотни часов в одиночестве в затемненной комнате, разглядывая образцы мозговой ткани под мощным микроскопом и пытаясь установить закономерности. В самые трудные дни, после многих часов у микроскопа, клетки, из которых состояли изучаемые области мозга, начинали плясать у меня перед глазами, как чудесные произведения абстрактного искусства. Это была тяжелая скрупулезная работа. Пытаясь заполнить тишину, я часто слушала за работой классическую музыку. Больше всего я любила сидеть за микроскопом по утрам в субботу. Склонившись в темноте над очередным срезом мозговой ткани, я слушала радиопередачу под названием «Приключения в мире хорошей музыки с Карлом Хаасом» – чудесную программу, из которой я узнавала обо всем на свете: и как Страдивари делал свои знаменитые скрипки, и о тонкостях скрипичных пассажей в симфониях Мендельсона. После передачи Карла начиналась программа, где передавали полные записи оперных спектаклей. Учитывая, сколько тысяч часов в годы магистратуры я провела за прослушиванием этих программ, мне, наверное, полагалась бы дополнительная ученая степень ценителя классической музыки. Все эти долгие часы у микроскопа я ни с кем не общалась, но у меня, по крайней мере, была музыка.

Что же я узнала в результате проделанной работы? Оказалось, что области коры, которые я исследовала (они известны как околоносовая и парагиппокампальная кора и находятся в срединной височной доле), не только обеспечивают активный поток входных сигналов в гиппокамп через его главную входную структуру, известную как энторинальная кора. Мои исследования также показали, что эти области коры представляют собой крупный мозговой «интерфейс», или «портал» – он получает сигналы от большого числа областей мозга, обеспечивающих всевозможные сенсорные функции. Получает он сигналы и от других «высокоуровневых» областей мозга, участвующих в обеспечении внимания и познания. Я установила, что эти области – не просто часть зрительной коры, как считалось раньше, а высокоуровневый информационный центр мозга. Пользуясь относительно «старомодными» исследовательскими подходами, я сумела получить новую информацию о том, почему эти области могут оказаться такими важными для памяти. Все дело – в их связях.

Но описания связей конкретной области мозга недостаточно, чтобы определить ее функции. Я продолжала работу, пытаясь показать: поражение мозга, локализованное в этих областях коры, вызывает у животных серьезнейшие нарушения памяти, сравнимые по масштабам с нарушениями у Г. М. Это было поистине шокирующее открытие. Дело в том, что до того момента все внимание ученых, занимавшихся исследованием памяти, было сосредоточено на гиппокампе и мозжечковой миндалине. Новые же исследования показали, что нейробиология с самого начала игнорировала «ключевого игрока» – области коры, окружающие гиппокамп и мозжечковую миндалину. Стало также ясно, что этого недостаточно. Тот факт, что отдельные области коры играют важную роль в обеспечении памяти, не означал, что Лэшли был прав. Этот ученый предполагал, что память возникает в результате сложного взаимодействия областей коры, разбросанных по всему мозгу, но ни одна из этих областей не может в одиночку поддерживать память. Мои же результаты показали: можно определить, какие взаимосвязанные области способны формировать новые долговременные воспоминания – это гиппокамп и непосредственно прилегающие к нему области коры. Хотя Лэшли ошибался в локализации областей мозга, отвечающих за формирование новых воспоминаний, его идея о крупной сети из многих областей мозга оказалась пророческой. Оказалось, что долговременные воспоминания могут храниться в тех же корковых сетях, где происходит первичная обработка поступающей информации.

Мои исследования в годы магистратуры помогли распознать две «новые» области мозга и показали, насколько они важны для обеспечения долговременной памяти. Кроме того, благодаря моим результатам обнаружилась еще одна область мозга, расположенная между околоносовой и парагиппокампальной областями коры и гиппокампом. Эта область известна как энторинальная кора. Исследования показывают, что она также играет значительную роль в «системе» областей мозга, необходимых для декларативной памяти. В самом деле, недавно Нобелевскую премию по медицине получили двое коллег из Норвегии: они сумели охарактеризовать основную функцию энторинальной коры в обработке пространственной информации.

Наша университетская исследовательская команда (и я в том числе) предположила, что серьезное нарушение функции памяти у пациента Г. М. должно объясняться повреждением как гиппокампа, так и окружающих его корковых областей. И точно, стоило мне завершить исследование и написать диссертацию, как появился снимок мозга Г. М. – это впервые позволило ученым увидеть своими глазами истинные масштабы поражения его мозга. Историческое МРТ-исследование (метод, позволяющий увидеть структуру живого мозга и визуально различить белое вещество – аксоны от серого вещества – клеток) подтвердило, что у Г. М. действительно поражены не только гиппокамп и мозжечковая миндалина, но и окружающие их корковые области. Это сканирование подтвердило все результаты работы, что я проделала для диссертации. Кстати, та диссертация принесла мне не только ученую степень доктора наук, но и престижную премию Линдсли, которую Общество нейробиологии присуждает за лучшую докторскую диссертацию в области бихевиоральной нейробиологии.

В жизни я никогда не встречалась с пациентом Г. М. Но я очень много думала о его мозге и о том, что он способен и не способен запоминать. Поэтому мне часто казалось, что я хорошо его знаю. Никогда не забуду, как открыла утром 4 декабря 2008 года The New York Times и увидела на первой полосе его некролог. Я впервые увидела настоящее имя человека, которого изучала в течение двадцати лет как Г. М., и это потрясло меня. Генри Молисон. Вероятно, это имя много лет было самым охраняемым секретом нейробиологии: его открыли только после смерти пациента. Ощущение было такое, будто в день смерти близкого друга я узнала что-то очень личное о нем. Тогда, 4 декабря 2008 года, я читала большую лекцию на тему памяти. Я поделилась печальной новостью с аудиторией и даже, кажется, немного расчувствовалась. Должно быть, я показалась слушателям странной, но ничего не могла с собой поделать. Генри Молисон, пациент Г. М., пожертвовал многим в жизни ради того, чтобы мы лучше поняли механизм памяти. За много лет, прошедших с момента операции, он не запомнил ни одного Рождества и дня рождения, у него не могло быть глубоких отношений, он не в состоянии был строить планы на будущее. В день операции он утратил драгоценнейший дар, но его несчастье странным образом обогатило наши представления о мозге и памяти. Я всегда буду помнить его жертву.

 

 

МРТ

МРТ (магнитно-резонансная томография) – мощный и широко применяемый инструмент сканирования мозга. При помощи сильных магнитных полей и радиоволн он формирует изображения органов тела, включая и мозг. Этот прием называется «структурной» визуализацией. Он широко используется для того, чтобы иметь наглядное представление о макроструктуре мозга, включая границу между так называемым серым веществом (телами клеток) и белым веществом (аксональными связями) мозга.