Вячеслав Дубынин — доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ, специалист в области нейрофизиологии. Мы расспросили его про то, как работает память, что может рассказать о человеке ЭЭГ и как сохранить острый ум до конца жизни.
Перед прочтением рекомендуем послушать короткий рассказ о типах памяти:
Краткий словарь терминов, которые упоминаются в интервью:
Синапс — Область соприкосновения нервных клеток друг с другом или тканями, содержащими нервные клетки.
Аксон — длинный цилиндрический отросток нервной клетки, по которому нервные импульсы идут от тела клетки к иннервируемым органам и другим нервным клеткам.
Медиатор (нейромедиатор) — биологически активное химическое вещество для передачи нервного импульса от одной клетки к другой.
P-значение (англ. P-value) — величина, которую используют при проверке статистических гипотез.
Индекс Хирша — наукометрический показатель, предложенный в 2005 году физиком Хорхе Хиршем для оценки научной продуктивности.
Нейрогенез — процесс образования новых нервных клеток в зрелой центральной нервной системе.
Когда я читал книгу Эрика Канделя, посвященную памяти, меня заинтересовали эксперименты с аплизией (разновидность моллюсков). На их примере Кандель объясняет, как работает имплицитная и эксплицитная память. Первый вопрос, который у меня тогда возник: «Как это работает у человека?» С учетом того, что система сложнее.
Прелесть работ Канделя как раз в том, что он изучал механизмы работы отдельных синапсов. Синапс аплизии и синапс человека в достаточной мере похожи, чтобы то, что он получил, переносить на человека. Недаром ему дали Нобелевскую премию в 2000-м году. Работа впечатляющая. После Канделя по синапсам была еще одна Нобелевская премия. В 2013-ом Томас Зюдхоф ее получил за изучение еще более тонких процессов — открытие механизмов регуляции везикулярного транспорта. Кандель тоже об этих механизмах в своей книге пишет. Начиналось все с понимания: да, есть медиаторы, накопление медиаторов, есть изменение числа синапсов, но сейчас мы уже в мелких подробностях понимаем, как различные белки работают, когда пузырьки с медиаторами передвигаются, и вся эта машинерия оказывается тоже чрезвычайно важна. Чем больше деталей узнаешь, тем лучше все понимаешь. В какой-то момент эти детали кажутся даже избыточными. Знаете, как в физике: искали кварки, потом Бозон Хиггса. Обычному человеку достаточно знать, что стул состоит из атомов, а что там внутри атомов… Но это важно. То, что сделал Кандель — более-менее приложимо к жизни человека, и то, что сделал Зюдхоф — тоже приложимо: теперь мы понимаем, как работает какой-нибудь ботулотоксин (нейротоксин белковой природы, основа ботокса — прим. А.Е.), потому что мы знаем, на что он в синапсах действует. Но не все же себе вводят ботокс…
Мой вопрос был скорее про механическое воздействие на аплизию (или на кожу человека).
Это совершенно не важно. Есть нервная клетка, на которую влияет некий сигнал. Что это будет за сигнал: зрительный, слуховой, прикосновение, химический — все равно, клетка его перекодирует в электрический импульс. Эти импульсы тоже потрясающе универсальные. Дальше импульсы доходят до конца аксона, и начинается выделение медиатора…
То есть, в принципе сознательная память работает точно так же?
Тот вопрос, который вы задаете — он не про память, а про сознание. Потому что речь идет не о том, чем различаются два вида памяти, а о том, что такое сознание. Если брать стандартную биологическую, еще павловскую терминологию, то у нас есть сеть этих самых связей памяти. И еще Павлов сравнивал наше сознание с зайчиком, который бегает по этой сети и постоянно что-то высвечивает. Смысл этой беготни в том, чтобы влить дополнительную энергию в определенные процессы. Соответственно, то место, которое он сейчас высвечивает, вы называете эксплицитной памятью, а все остальное — имплицитной. И что? Придумали слова. Это разделение на виды памяти — оно не про память, а про сознание, и это вопрос из другой области. Это еще связано с тем, что у нас в стране разделение на физиологию и психологию — оно более жесткое. На Западе люди легко из области в область перескакивают.
Да, попадаются новости, где указывается, что психологи работают с мозгом. Это меня сперва удивляло.
У нас тоже такое есть. На психологическом факультете МГУ есть кафедра психофизиологии. В Высшей школе экономики команда Ключарева использует магнитно-резонансную томографию (фМРТ). Вот так и должно быть, но когда кто-то специализируется на своей области — в этом тоже есть плюс. Люди могут глубже во что-то проникнуть. Надо смотреть, какое исходное образование получал человек. Если ты физиолог, то в область психологической терминологии надо влезать с осторожностью. Поэтому мне кажется, что разделение на виды памяти идет скорее от терминологии, чем от смысла происходящего. Еще раз: оно связано не столько с памятью, сколько с сознанием и с тем, как сознание помогает извлекать тот кусочек памяти, который сейчас актуален. Оно вливает дополнительную энергию, а эта энергия, по сути, означает дополнительные импульсы.
Мне еще хотелось узнать про ритмы. Я очень часто о них слышу, хотел разобраться, но руки не доходили.
Вот это конкретный вопрос. Есть замечательная книжка Грея Уолтера, которая называется «Живой мозг». Она написана очень давно, еще в 60-е годы. Этот человек — один из классиков электроэнцефалографии (ЭЭГ), который в середине XX века придумывал, как все это регистрировать и анализировать. Он рассказывает, как стали записывать энцефалограмму на бумагу и магнитофоны, как выделяли ритмы, и что дальше с ними произошло. Если вас это интересует, обязательно прочтите. Книга написана в старом романтическом духе, когда ученых больше интересовали гипотезы и дальнейшие эксперименты, чем p-значение меньше 0,05 и публикации в правильном журнале, чтобы был высокий индекс Хирша.
Наука, как и вся жизнь, мне кажется, стала настолько бюрократизированной, что смысл происходящего часто теряется. Вы получаете гранты, чтобы вам дали деньги, чтобы вы сделали статьи, отчитались по грантам. Иногда, из-за того, что грант так устроен, это требует от вас в три раза больше усилий, связанных с оформлением бумаг и отчетов, чем сама работа, а главное — чем само думание. Есть такая история про великого британского физика Резерфорда: он как-то застал аспиранта в полночь в лаборатории и спрашивает: «Вы что делаете?». «Работаю» — отвечает тот. «А утром что делаете?». «Работаю». «Днем тоже работаете? А думаете-то когда?». Мозг у нас все равно имеет ограниченный ресурс, и если вы занимаетесь сразу несколькими делами, то думать не получается… Когда сопоставлять свои результаты с результатами коллег? Когда собирать все вместе и что-то планировать?
Ладно, это отступление, просто наболело. Что касается ритмов. Физиологическими методами всегда мечтали влезть в мозг человека. На современном уровне точность позволяет регистрировать отдельные нейроны — это редкое удовольствие, но бывает во время нейрохирургических операций. Можно смотреть на томограмме — это совсем другой подход, но начиналось все с ЭЭГ. Ее зарегистрировали в тот момент, когда на голову, что называется, «на скальп», ставили электроды, и оказалось, что там какие-то изменения разности потенциалов идут. Чтобы зафиксировать разность потенциалов, вам нужно два электрода. В правильном варианте второй электрод стоит, скажем, на кости за ухом. Один стоит в точке, где нет импульсов, а второй над зоной, где импульсы — то есть, над мозгом. Когда поставили датчики, увидели, даже еще без всякой записи, просто по колебанию стрелки гальванометра, что там что-то такое есть, около 10 герц. Это назвали альфа-ритмом, потому что первым его увидели. Потом открыли и другие ритмы. Откуда они берутся? Это синхронная электрическая активность огромного количества нервных клеток — прежде всего, коры больших полушарий. Электрическая активность формируется за счет этих импульсов и тех событий, которые называются постсинаптическими потенциалами и возникают при выделении медиаторов. Если большое количество таких событий происходит одновременно, синхронно — то они суммируются, и мы видим волны. Если каждый нейрон и каждый синапс работает сам по себе, все их суммарная активность дает ноль, и на ЭЭГ вообще ничего не видно. Для того, чтобы хоть что-то было видно, нужны два условия. Первое — нейроны действительно должны работать синхронно, второе — они должны быть расположены стереотипно, повернуты своим синапсами в одну сторону. Потому что если они будут хаотично ориентированы, то даже при синхронности сумма изменений зарядов все же уйдет в ноль. Поэтому обычно энцефалограмма пишется именно с коры — с области, где нейроны расположены строго слоями, и их миллиарды. Великая трагедия энцефалограммы заключается в том, что чем красивее волна, тем меньше в ней информации. Красивая волна означает, что нейроны работают синхронно, а это значит, что они ничего специфического не делают. Это как бы “холостой ход” системы.
Как рябь на воде?
Это скорее сравнивают с машиной, которая не едет, но двигатель включен. Реально же кора больших полушарий взаимодействует со структурой, которая называется таламус, которая находится в глубине, между большими полушариями. Таламус — информационный фильтр и главный вход в кору больших полушарий. Самый лучший альфа-ритм пишется в тихом темном месте с закрытыми глазами, когда человек расслаблен, ничего не слышит, ничего не видит, но не спит, и при этом ни о чем явном не думает. Это называется спокойное бодрствование. Состояние спокойного бодрствования означает, что кора спрашивает таламус: «Есть что-нибудь?». А таламус отвечает: «Нет, ничего». Это примерно десять раз в секунду происходит. Этот корково-таламический контур отвечает за генерацию альфа-ритма. В тот момент, когда вы подали зрительный сигнал, тут же в затылочной коре ритм исчезает, потому что каждый нейрон начинает заниматься чем-то своим, а затылочная кора — зрительная зона. Подали слуховой сигнал — в височной коре исчезает альфа-ритм. Человек двигается или просто представляет, что поднимает руку — у него в задней лобной доле исчезает альфа-ритм, потому что рассыпаются эти синхронизации. Поэтому получается, что красивые волны — они про холостой ход, а сложный, непонятный, очень мелкий рисунок — отражение какой-то реальной деятельности. В итоге с энцефалограммой все оказалось намного сложнее. В ней безумное количество информации, но вытаскивать эту информацию мы, судя по всему, до сих пор не всю умеем. Хотя бы потому, что не догадались, какие алгоритмы обработки применить.
Нужны сложные математические операции, подсчет корреляций, сопоставление активности в разных зонах. В какой-то момент оказалось, что часто не важно, какой конкретный рисунок ЭЭГ, а важно, что он похож в двух или нескольких точках — значит эти зоны коры занимаются чем-то общим. Такие вещи, когда смотрят не ритм, а синхронизацию или, наоборот, десинхронизацию — с этим сейчас очень много работ.
В общем, инструмент есть, а какую информацию он извлекает — еще не до конца ясно?
Так, но не совсем. О чем вообще энцефалограмма хорошо говорит? Говорит об общем уровне бодрствования: спит человек или нет, насколько он активен, насколько умственная нагрузка велика. Кроме того, она прекрасно дает оценку стадий сна и отмечает уход в парадоксальный сон.
Дальше есть еще одна задача. То, что энцефалограмма ее решает, оправдывает все, что с ней делают. Это эпилепсия. Над эпилептическим очагом пишется очень характерная ЭЭГ. Там нейроны, которые в эпистатусе выдают волны, называемые пик-волна. Эта пик-волна — метка эпилептического очага. Она не во всех случаях эпилепсии пишется, но в 80 процентах очевидна. Оценивая интенсивность этих событий, можно сказать, где очаг, насколько он силен, действуют ли на него лекарственные препараты. А эпилепсия — это каждый двухсотый человек. В этом смысле энцефалограмма — палочка-выручалочка. Сейчас же она позволяет оценить намеки на формирование памяти, на позитивные или негативные эмоции, но нужны сложные способы анализа, и, как правило, каждая отдельно взятая лаборатория использует свои способы и настаивает на том, что у них то, что надо.
Большое дополнительное развитие эти работы получили в последние годы в связи с нейромаркетингом. Это когда рекламная продукция оценивается с помощью методов физиологии. То, что долго держалось на детекторах лжи, кардиограмме, кожно-гальванической реакции, когда при эмоциях срабатывают потовые железы, сейчас благодаря развитию техники перемещается в сферу оценки ЭЭГ, и все становится гораздо серьезнее. На самом деле регистрировать ЭЭГ сложно: сигнал слабый, он экранируется черепом, плюс куча электромагнитных помех. Очень долго энцефалограмму писали в специально экранированных камерах. Сейчас техника позволяет надеть человеку на голову шлем и записывать ЭЭГ, где угодно. У нас на биофаке МГУ есть лаборатория, которая специально этим занимается. Это Александр Яковлевич Каплан и его работы с нейроинтерфейсами. Его команда в проекте «НейроЧат» сделала носимую гарнитуру для энцефалограммы, и с ее помощью человек, у которого паралич или что-то подобное, может быстро научиться управлять мышкой компьютера или набирать буквы на виртуальной клавиатуре. Человек, который долгое время мог только моргать в ответ, вдруг начинает писать смски, и это удивительно. Это сделали всего несколько месяцев назад.
Вы сказали, что если сигнал от глаз поступает в зрительную зону, то там альфа-ритм пропадает. Получается, на его месте формируются какие-то другие ритмы?
Ритм получается, потому что нейроны работают синхронно. Если часть из них начала заниматься своими задачами, то ритм уже выглядит по-другому. Например, нейроны начнут гонять сигнал внутри коры больших полушарий, а не между корой и таламусом. Это ближе, потому волны уже не 10 герц, а 15-30 герц — это называется бета-ритм. В самом напряженном случае пишется практически прямая, потому что каждый нейрон занимается своим делом. Это происходит, когда математик решает математическую задачу, а шахматист шахматную, или когда буддистский монах медитирует, чтобы сделать светлее ауру Земли.
(Улыбается)
Это не шутка: у буддистов медитация такая, что идет мощнейшее умственное напряжение. Тот же Александр Яковлевич Каплан в 90-х сотрудничал с индусами, а сейчас, можно сказать, он друг Далай-ламы. Если вы наберёте (в гугле): «Встреча российских физиологов с Далай-ламой», то увидите запись, где Константин Анохин и некоторое количество других известных наших ученых вместе с Далай-ламой сидят и общаются.
Они проводили какие-то исследования?
У Далай-ламы, насколько я понимаю, есть проект создания физиологического центра.
Я всегда очень скептически относился к медитации.
Медитация — очень конкретный и серьезный физиологический акт. Точнее, психофизиологический. Самое банальное — дыхание. В тот момент, когда вы начинаете дышать, все остальные отделы мозга понимают: «Мы занимаемся очень важным делом». Поэтому они затихают, и, в частности, уходит стресс. В медитациях два варианта: вариант индуистский, когда человек как бы растворяется в окружающем мире, останавливает поток мыслей, и тогда пишется очень яркий альфа-ритм, или вариант буддистский, когда человек напряженно над чем-то думает — и тогда пишется почти прямая линия. При этом сам человек не всегда знает, что с ним что-то правильное происходит, потому что некоторые йоги и монахи во время медитации на самом деле спят, и энцефалограмма это показывает.
Еще я слышал про такую страшную вещь, как фазово-амплитудная связь тета-гамма-ритмов, которая синхронизирует гамма- и тета-ритмы, и это якобы способствует улучшению памяти.
Альфа-ритмы — это корково-таламический цикл, бета-ритмы — внутрикорковый. Я самый красивый в жизни бета-ритм видел у диспетчеров воздушного движения. Это были 90-е годы. Вот они отработали смену, легли на кушетку, а мы видим на энцефалограмме бета-ритм, как будто генератор работает — эти 20 герц. На вопрос «Что с тобой происходит?» они отвечают: «Я пытаюсь расслабиться, но все равно продолжаю разводить самолеты». Мы работали в Шереметьево, на так называемом подлете. Там самолеты перед посадкой начинают кружить, они по очереди выходят на ВПП. Диспетчер должен очень быстро все делать: 15-20 самолетов слушают его команды, большая часть из них изъясняется на не очень понятном английском языке, потому что откуда-нибудь из Индии прилетели. Нагрузка адская, ответственность огромная, ведь в каждой точке на экране — реальный самолет, а в нем 100-200 человек. У них в итоге мощное стрессовое перенапряжение, и они вроде уже лежат, отдыхают, а в голове продолжают кружиться самолеты, по крайней мере, те нейронные контуры, которые были активированы в коре. По ним продолжает идти холостой ход, и виден бета-ритм. Гамма-ритм — он тоже внутрикорковый, более частый, чем бета. Тета-ритм, судя по всему, корково-гиппокампальный. В глубине больших полушарий лежит гиппокамп — центр кратковременной памяти, центр для записи в долговременную память и, судя по всему, он участвует в извлечении информации. Частота — где-то 4-8 Гц. Мне кажется, что все эти спекуляции насчет фазовых отношений — это та история, когда конкретная лаборатория что-то нашла и всем говорит, что это самое великое открытие. Если вы возьмете еще 20 лабораторий, занимающихся ЭЭГ, почти каждая из них что-то свое нашла. В какой-то момент, я думаю, возникнет синтез всех находок. Как всегда, реальная работа мозга сложнее, чем нам кажется, но если мы возьмем не один метод, а двадцать, и компьютер сумеет их одновременно реализовать по отношению к конкретной энцефалограмме — тут мы получим очень мощные результаты. Но сейчас двигателем этих работ выступает скорее нейромаркетинг, нежели клиника.
Можете рассказать, как концентрируется внимание?
Внимание на самом деле связано с тем, о чем мы только что говорили, потому что центр внимания — тот же таламус — верхняя часть промежуточного мозга, самая передняя стволовая структура. Через таламус проходит все, что потом идет в кору больших полушарий, за исключением обоняния, потому что обонятельные центры имеют прямой выход в кору. И сенсорика, и движения, и тот же самый гиппокамп, память, эмоции — все идет через таламус. Это такой информационный фильтр, который из кучи потоков выбирает актуальные: что-то пропускает, что-то блокирует. Связано это с работой коры, которая говорит таламусу: «Я хочу сейчас смотреть на экран и слышать, что говорит диктор». Тогда с первым приоритетом пропускаются зрительные и звуковые сигналы. «Я хочу совершить важное, точное движение» — тогда двигательные сигналы пошли. «Я хочу вспомнить, что было вчера вечером», подключились центры памяти. Таламус распределяет потоки, в основном по заказу коры. Перераспределение необходимо, потому что кора не может справиться со всеми потоками информации. Это называется произвольное внимание.
Уровень вовлеченности можно оценивать не столько с помощью энцефалограммы, сколько с помощью методик, которые называются вызванными потенциалами. Что это такое? Мы хотим знать, насколько человек внимателен к тому или иному короткому сенсорному событию, насколько для него это субъективно значимо. Вариант первый: человек сидит перед экраном, и там иногда появляются буквы или цифры. Ему ничего не сказали, он просто сидит и смотрит. Скажем, буква появляется на 0,2 секунды — так, чтобы он успел увидеть, что это буква, кажется, «А», но не более. Во второй ситуации мы ему говорим: «Будут появляться разные буквы, считай только буквы «А». В первом случае стимул незначительный, и внимание окажется рассеянным, а во втором — определенные буквы надо считать. Но есть и третий вариант: мы ему говорим: «Если правильно сосчитаешь, получишь сто баксов, если неправильно — десять». В ходе опыта пишется энцефалограмма. В какой-то момент появляется буква «А». На глазок в ЭЭГ почти ничего не изменилось. Затем повторяем предъявление буквы, скажем, 50 раз. Дальше компьютерная программа по тому моменту, где шел стимул, эти 50 фрагментов ЭЭГ суммирует. Сама энцефалограмма, как процесс довольно стохастический, случайный, уходит в ноль, а реакция на стимул накапливается и проявляется в чистом виде. После такой суммации вы получаете рисунок длительностью примерно 500 миллисекунд. Еще важно, что паттерн ЭЭГ индивидуален, привязан к конкретному человеку, а вот эти ответы очень стандартны, потому что они отражают последовательность прохода в данном случае зрительной информации по зрительным центрам в высшие зоны коры, оценивающие значимость сигнала.
Есть несколько стандартных волн, например, P300 (возникает через 300 мс). Самые первые и наиболее быстрые волны (0-100 мс) отражают работу собственно зрительной системы. Они очень интересуют клиницистов, потому что если на каком-то уровне что-то сломалось, то мы можем по этим компонентам диагноз поставить: атрофирован зрительный нерв, в таламусе проблемы и т.п. Волны в интервале 100-200 мс — это уже обработка в зрительной коре, в том числе уровень внимания; они увеличиваются, если считать буквы. Еще более поздние волны (в том числе Р300) — субъективная значимость сигнала, эмоции, они увеличиваются при росте вознаграждения.
Теперь немного личный вопрос: когда я потребляю много информации, к концу дня появляется ощущение тяжести в голове, с чем это может быть связано?
Утомление развивается по разным причинам. Еще Павлов назвал это запредельным торможением, когда «мозг выходит за пределы своей работоспособности». Утомление может быть связано с самыми разными причинами, надо разбираться. Если вы занимались долго одним видом деятельности и вводили много новой информации, то это может быть переполнение гиппокампа. Это называется «эффект музея». Вы приходите в прекрасный музей. Час ходите — классно. Через два — уже не так хорошо, через три — совсем плохо. Переполнился зрительный канал, причем довольно быстро. У нас объём кратковременной памяти намного меньше, чем объем долговременной. Нужно менять вид деятельности.
Еще это может быть банальный дефицит энергии. Мозг потребляет глюкозу, вы вовремя не поели — вот результат. Тут все очень тонко: обмен глюкозы и крахмала у всех идет по-разному. Когда глюкозы в крови не хватает, печень начинает отдавать свои запасы, или жиры превращать во что-то глюкозоподобное. У молодых людей до 30-40 лет все относительно стандартно, а после 40 — очень индивидуально. Там начинают многие системы работать криво, и люди набирают вес. У меня, например, до 40 все было хорошо, а потом бац, и плюс 20 килограмм, пока я опомнился. Сейчас я на 85 стабилизировался и семь лет держусь.
Потому что вы изменили диету?
Я просто стал осознанно есть меньше в два раза. Часто пропускаю завтрак. Не пользуюсь в Москве автомобилем, потому что при моей жизни посещать фитнес совершенно невозможно — времени не хватает, поэтому хотя бы хожу. Такие лайфхаки маленькие спасают обмен веществ.
Дальше идем. Есть еще причина утомления — отходы обмена. Главный из них — аденозин, который получается при распаде АТФ. Обычно АТФ распадается на АДФ, но если энергии не хватает, то распад идет более глубокий, все три фосфорные кислоты отрываются, и появляется аденозин. На него у нас отдельная чувствительность, у всех клеток организма. Он вызывает ощущение утомления. Эффект аденозина блокируется кофеином. Поэтому кофеин самый распространённый психотропный препарат на планете. Он тормозит ощущение утомления. В разумных пределах это оправдано, потому что наши клетки начинают давать сигнал об усталости, еще когда осталось довольно много АТФ. С помощью кофеина мы можем в этот запас влезть, но потом придется отдохнуть побольше.
Если вы перед компьютером сидите, утомление может быть сигналом от глазодвигательных систем. У вас может утомиться небольшой кусочек организма, а это расходится как информация по всему телу. У вас болит спина от того, что вы много сидите. Вы думаете, что устали, а на самом деле достаточно 15-минутную разминку сделать, и все нормально.
Замечаю за своими пожилыми родственниками такую особенность: если ты им что-то скажешь, через десять минут они забывают об этом. С чем это связано? Как вообще люди с возрастом сохраняют бодрость ума
Как правило, это связано с тем, что для мозга эта информация не очень значима. В моих лекциях про память много времени отведено Павлову. Казалось бы, фигура эта древняя, почти мифическая, но те выводы, что он сделал, имеют настолько общий характер, что они остаются правильными. Я сравниваю его с основателем генетики Грегором Менделем. Все знали, что дети похожи на родителей, но как это изучать? И Мендель максимально упростил ситуацию — стал исследовать только цвет семян гороха.
Оказалось, что если очень сильно упростить, делать много экспериментов и подсчитывать результаты, то вы можете увидеть глобальные закономерности, которые далее окажутся приложимы ко всему на свете. Павлов сделал примерно то же самое. Все понимали, что животные обучаются, но как это исследовать в научной лаборатории? А давайте вместо сложного поведения возьмем капание слюны, будем считать и собирать статистику. И тогда вдруг становится понятной глобальная логика. В случае с памятью Иван Петрович писал, что главное — должны быть эмоции. На этом фоне идет формирование настоящей долговременной памяти. Если эмоции отсутствуют или малы, тогда сигнал в лучшем случае попадет в центры кратковременной памяти: либо в суммацию по Канделю, и тогда информация будет храниться несколько минут, либо в гиппокамп, тогда будет храниться день-два. Дело не только в пожилых людях. Я точно так же подтруниваю над нашими студентами. Говорю: «Ну и что вы вынесете после сессии? Вы опять двое суток непрерывно ботали перед экзаменом, не спали, заполнили свой несчастный гиппокамп под завязку, принесли, преподавателю вывалили… Дальше пару ночей отдохнете — и все очистилось, в долговременную память вообще не попало, можно грузить в гиппокамп следующий предмет»….
С другой стороны, на меня недавно из кафедрального архивного шкафа выпала книжечка по цитологии, написанная в 1903 году профессором Императорского Новороссийского университета — это Одесский университет так назывался. Профессор в предисловии пишет: ну и студенты пошли, толком не учатся, на занятия ходят с опозданием, списывают друг у друга конспекты и при списывании совершают ошибки, а на экзамене имеют нахальство говорить «вы нам это не читали». Я думаю, что это проблема на все времена, потому что мозг ищет простые пути, ленится — это одна из программ, называется “экономия сил”. Она конкурирует с радостью узнавания нового, радостью движений, свободы, стремлением лидировать и другими потребностями. Поэтому загнать информацию в долговременную память непросто. У пожилых людей это проявляется в более явной форме, потому что их мозг уже мало чем можно удивить или порадовать.
Я думал, что это может быть связано с возрастным отмиранием нервных клеток
Эту историю я обычно так рассказываю. Судя по всему, в смерти нейронов нет ничего страшного. Мы рождаемся с большим избытком нервных клеток. Дальше эти клетки — особенно в коре больших полушарий — по ходу того, как мы формируем память, чему-то учимся и взаимодействуем с миром, формируют кучу дополнительных отростков, устанавливают массу дополнительных контактов. Нейросеть растет именно за счет числа контактов-синапсов. Особенно интенсивно это происходит в первые два-три года жизни ребенка. Дальше оказывается, что те нейроны, которые не сумели вписаться «в коллектив», установили мало контактов, передают мало информационных потоков — с большой вероятностью погибают.
Это бывает и до 40 лет?
Да, конечно. Представьте себе, что у вас в коллективе 50 сотрудников. Из них двое — явные бездельники. Мы их уволим, а зарплату на всех разделим. Вот это же реализуют нейросети в коре. Многие контакты в них формируются отчасти по стохастическому принципу. Если ты не вписался в коллектив, то ты не нужен, потому что энергии ограниченное количество, и ее нужно давать тем элементам сети, которые реально работают. Зачем кормить бездельника? Сейчас известно, что есть система, связанная с микроглиальными клетками, которые буквально слушают синапсы, и если синапс работает слабо, то они дают сигнал на его разрыв, а если нейрон потерял много синапсов, то он погибает. Получается, что гибель нейронов — это зачастую результат слабой работы какой-то зоны мозга, слабое использование определенных клеток. Это имеет место в любом возрасте, но в молодом в основном гибнут те, кто не вписался в коллектив, а в пожилом — из-за того, что человек не грузит мозг новой интересной информацией. Если вы каждый день делаете одно и то же, ходите по проторенным дорожкам в физическом, интеллектуальном, эмоциональном смысле — получите уменьшение числа синапсов и нейронов. Нервная система оптимизируется.
Самый эффективный способ противостоять возрастным изменениям — продолжать изучать что-то новое. Дальше обычно вспоминают про Николая Николаевича Дроздова и про то, что человек реально способен в любом возрасте сохранять детскую непосредственность, любопытство. И эту фигуру речи мы однозначно воспринимаем как правильную, позитивную. Язык наш нам однозначно намекает, подсказывает, что для мозга — хорошо (улыбается).
Отсюда сразу возникает вопрос про нейрогенез.
Про нейрогенез я обычно говорю вот что. Нервные клетки, которые есть в момент рождения — основной запас, дальше почти нигде в мозге деление нейронов не идет. Но все же у нас имеются две зоны, сохраняющие способность к образованию дополнительных нервных клеток. Это гиппокамп и центры, связанные с обонянием, которые находятся на внутренней поверхности полушарий. В гиппокампе это приводит к увеличению емкости кратковременной памяти. Это хорошо показано на таксистах и официантах. Если ты тренируешь кратковременную память (запоминаешь карты местности, заказы клиентов и т.п.), гиппокамп за два-три года реально становится больше. Во втором случае, если ты решил стать профессиональным парфюмером, начинаешь все нюхать и пытаться анализировать — а профессионал должен различать не менее 500 базовых запахов. Эти зоны начинают расти, и там образуются дополнительные клетки, которые позволяют проводить более тонкий анализ обонятельной информации, запоминать новые комбинации.
В пожилом возрасте в гиппокампе тоже происходит нейрогенез?
Насколько я понимаю, ограничений нет. В этом смысле нагрузка мозга новой интересной информацией рассматривается как основной способ противодействия болезни Альцгеймера. Более того, эта новая информация в значительной мере поступает через двигательную сферу. Когда посчитали нейроны в нашем мозге, оказалось, что там около 90 миллиардов нейронов. Это определила замечательная бразильская исследовательница Сюзана Херкулано-Хузел. Она лучше всех в мире умеет считать нейроны. Каждый год она публикует несколько интереснейших статей на предмет анализа мозга копытных, китообразных, сумчатых, попугаев и прочих. Итак, оказалось, что две трети, то есть примерно 65-70 процентов нейронов мозга человека — нейроны двигательных центров. Во-первых, в мозжечке, во-вторых — двигательная кора, спинной мозг и масса двигательных ядер внутри, вроде базальных ганглиев. И это неожиданно, потому что получается, что на всю сенсорику, память, мышление остается треть — около 30 миллиардов нейронов (что, впрочем, тоже очень много).
Однако если мы создаем двигательную новизну, то мы активируем весь мозг намного мощнее, чем решением кроссвордов или просмотром сериалов. Сейчас идет целый поток научных работ, постоянно появляются сообщения, что именно новизна движений защищает от болезни Альцгеймера. Это значит, что надо не только гулять каждый день, а еще каждый день как-то иначе шевелить руками и ногами. Мозг так устроен, что он с возрастом двигательно очень стереотипизируется. Мы начинаем двигаться все более одинаково. Ты вроде ходишь и гуляешь, но из-за того, что это все те же движения, ресурс новизны мало подпитывается.
Можете порекомендовать литературу на эту тему?
За последние годы научпоп-литература совершила огромный скачок. Дело, прежде всего, вот в чем: у нас в стране ребята со специальным образованием, в том числе биологи, стали научными журналистами. Вот Ирина Якутенко вчера на вашем стуле сидела, мы с ней обсуждали будущий проект. Если получится, мы сделаем книжку по нейроэстетике. У нее уже есть очень хорошая книга про волю — «Воля и самоконтроль: как гены и мозг мешают нам бороться с соблазнами». Она писала ее как молекулярный биолог и генетик, поэтому там очень много о генах и врожденной основе нашего поведения. Я когда рассказываю про волю и сознание, рекомендую ее книгу и книгу Майкла Газзаниги «Кто за главного». Газзанига давным-давно был одним из тех, чьи работы показали, чем занимаются правое и левое полушария. В книге он рассказывает о том, что с этой идеей случилось за 40 лет, что от нее осталось, и как мы сейчас представляем, что такое воля, мышление, сознание. Очень рекомендую.