Путеводный нейрон. Как наш мозг решает пространственные задачи

Чтобы убедиться в правильности выводов, Дудченко сделал следующий шаг: химически выключил нейроны направления головы в мозге другой группы крыс и выпустил их исследовать расположенные под углом отсеки. В этом случае крысы справлялись не лучше своих собратьев в параллельных отсеках. «Их нейроны места во всех отсеках возбуждались одинаково, как будто крысы их не отличали, – отмечал Дудченко. – Это совершенно четко указывает, что система направления головы позволяет животному различать похожие места. По крайней мере, это справедливо для крысы – а возможно, и для нас»[98].

Когда Дудченко и Гривс впервые познакомили с этими открытиями своих коллег на симпозиуме по когнитивной нейробиологии в Австрии, элегантная симметрия эксперимента и однозначные результаты вызвали бурную реакцию. И дело не в том, что результаты опровергали привычные представления о когнитивных картах; скорее наоборот, они их подтверждали. Исследование подтвердило, что полностью функциональные пространственные нейроны чрезвычайно важны для способности животного запоминать окружающую среду, о чем многие нейробиологи уже догадывались. Эксперимент прояснил и кое-что еще: чувство направления влияет на чувство места.

В июне 2016 года я встретился с Дудченко в его лаборатории в Эдинбургском университете (он работает в Эдинбурге и Стерлинге). Недавно он начал новый эксперимент по изучению еще одного важного компонента когнитивной карты, нейрона решетки, и предложил мне взглянуть. Высокий и худощавый, он держится очень прямо и спокойно наблюдает за всем происходящим вокруг. Дудченко умеет терпеливо и без суеты рассказывать о науке. Обучив сотни студентов основам нейробиологии пространственного восприятия, он написал книгу по этой теме[99].

Он провел меня на второй этаж, в лабораторию, где крыса с вживленным в гиппокамп электродом обнюхивала разделенный на отсеки вольер. Электрическая активность нейронов крысы отображалась на мониторе, и мы смотрели, как появляются и исчезают импульсы, когда животное перемещалось. Дудченко научился хорошо различать паттерны возбуждения и по форме сигнала на мониторе может сказать, происходит ли что-то важное, например, когда активизируется нейрон решетки. Он не одну сотню часов наблюдал за схемами возбуждения; иногда они ему даже снятся.

Через некоторое время Дудченко усилил интенсивность, и импульсы стали похожи на пулеметную очередь. Он так же хорошо умеет различать сигналы на слух и может отличить позывные разных типов пространственных нейронов. В тот день его интересовал конкретный нейрон, по всей видимости, возбуждавшийся, когда крыса пыталась перелезть через перегородки в вольере. «Вот. Слышите? – спросил он. – Звучит по-другому. И выглядит по-другому. Когда животное на стене, импульсов больше, чем в любом другом месте. Я не знаю, что это за нейрон. Давайте назовем его нейроном “прыжка на стену”»[100]. Дудченко был уверен, что это не нейрон решетки, и возможно, это его разочаровало, поскольку эксперимент был разработан именно для обнаружения этого типа нейронов. Но исследователь предпочитает не торопиться – и это важное качество для нейробиолога, эксперта в пространственном восприятии. «Круто, – задумчиво произнес он. – Это очень интересно».

Когда в 2005 году Мэй-Брит и Эдвард Мозер открыли нейроны решетки, это произвело настоящую сенсацию в сообществе нейробиологов: принцип возбуждения нового типа нейронов отличался от всего, что ученые видели раньше. Супруги Мозер обнаружили нейроны решетки не в гиппокампе крыс, где располагаются нейроны места, а в соседней области, энторинальной коре, которая снабжает информацией гиппокамп. Впоследствии активность, характерная для нейронов решетки, была выявлена в энторинальной коре человека[101].

Если бы вам довелось прослушать преобразованный в звук электрический сигнал от одного нейрона решетки в мозге крысы, вы заметили бы, что нейрон возбуждается регулярно и неизменно, когда животное бежит по полу (в отличие от нейрона места, который возбуждается в одном конкретном месте). Причем повторяемость сигналов такова, что если каждый раз, когда возбуждается нейрон решетки, ставить маркером точку на полу и отмечать положение крысы, то выяснится, что точки располагаются на равном расстоянии от соседних, а получившийся узор состоит из равносторонних треугольников или шестиугольников – и возникает регулярная сетка[102].

Мэй-Брит Мозер, обнаружившая эту закономерность, была удивлена не меньше других. «Этот замечательный узор очень странный и такой красивый, – заметила она после прочтения лекции о своей работе на ежегодном собрании Британской ассоциации нейробиологов в Бирмингеме в 2017 году. – От биологического феномена такого не ожидаешь»[103].

Триангулированная структура нейронов решетки должна быть хорошо знакома тем, кто вырос в эпоху «триангуляционных пунктов», когда никто не отправлялся в поход без карты, выпущенной картографическим управлением. До изобретения GPS территория Великобритании была нанесена на карту при помощи 6500 бетонных триангуляционных знаков, установленных в горах, на холмах и других заметных объектах в период с 1936 по 1962 год. В ясную погоду путешественники могли определить местоположение любого объекта, измеряя углы между ним и двумя соседними триангуляционными знаками при помощи теодолита, поскольку координаты триангуляционных знаков были уже известны. Возможно, мозг использует похожий метод триангуляции, вычисляя положение животного по последовательности возбуждения нейронов решетки – яркий пример того, как человек воспроизводит гениальные находки биологии.

Закономерности возбуждения нейронов решетки примечательны не только своим постоянством. По-настоящему интересны небольшие отличия между ними. Эти отличия обеспечивают детализацию: нет смысла иметь тысячи нейронов решетки, выполняющих одну и ту же работу. Шестиугольные паттерны возбуждения отличаются по трем характеристикам; это масштаб (расстояние между узлами решетки), ориентация (направление, в котором выстроена решетка) и «фаза» (степень пересечения двух решеток). Подобно нейронам направления головы (и в отличие от нейронов места), нейроны решетки отличает жесткая структура. Супруги Мозер и их коллеги обнаружили, что нейроны решетки в энторинальной коре образуют несколько отдельных слоев и каждый слой содержит клетки с одинаковым масштабом и ориентацией, но разной фазой. Исследователи также заметили, что при движении вглубь коры масштабы постепенно увеличиваются с каждым слоем.

Объясним, что это значит: если нейрон решетки из верхнего слоя энторинальной коры имеет паттерн возбуждения с 30-сантиметровым расстоянием между узлами – то есть возбуждается каждый раз, когда животное перемещается на 30 сантиметров в определенном направлении, – то паттерны возбуждения всех соседних клеток также будут иметь масштаб 30 сантиметров и оси их шестиугольных решеток будут ориентированы абсолютно одинаково, но сами решетки немного сместятся относительно друг друга, как неаккуратно перемешанные карты. Следующий слой, расположенный глубже, будет иметь такую же структуру, только масштаб его решеток будет чуть больше, и так далее, на всю глубину энторинальной коры. Не совсем ясно, каким образом сформировалась такая необычная и характерная структура, но она оказалась чрезвычайно эффективным способом определять положение в пространстве. При достаточном количестве одинаковых решеток, смещенных относительно друг друга, система способна вычислять координаты, которые соответствуют перемещению животного по широкому участку пространства.

Подобно многим другим открытиям в нейробиологии, нейроны решетки вызвали множество вопросов. Например, зачем нужны разные масштабы? В самом глубоком слое энторинальной коры узлы паттернов возбуждения могут располагаться на расстоянии до 10 метров друг от друга. Такое низкое разрешение не обеспечивает точной детализации – в чем же его смысл? Мэй-Брит предположила, что решетки с низким разрешением полезны в определенных ситуациях, например когда мы боимся. «Это лишь предположение, но думаю, есть смысл в том, что вам незачем получать точные сведения, когда вы боитесь, – отмечает она. – Вам нужна общая картина, достаточная, чтобы увидеть грозящую опасность. Если же вы хотите узнать, где находятся те или иные объекты, еда или семья, тогда вам надо увидеть все в очень хорошем разрешении». Это разрешение обеспечат нейроны решетки в верхних слоях энторинальной коры.

Еще одна большая загадка – каким образом нейроны решетки отмеряют такие точные расстояния и углы. Как они узнают, что животное переместилось, скажем, на 30 сантиметров под углом 60 градусов? Наиболее правдоподобное предположение пока состоит в том, что информация об углах приходит от нейронов направления головы, часть из которых расположена рядом с нейронами решетки в энторинальной коре: эксперименты показали, что, когда система направления головы крысы работает неправильно, нарушаются и паттерны решетки[104].

Информация о расстоянии может поступать из нескольких источников. Один из кандидатов – восприятие животным своих движений, которое может формироваться потоком зрительной информации (ощущение того, как мир проносится мимо) или вестибулярным аппаратом внутреннего уха. В энторинальной коре найден еще один тип нервных клеток, получивший название «нейронов скорости»; их электрическая активность меняется в соответствии со скоростью передвижения животного[105]. Поскольку и в энторинальной коре, и в гиппокампе есть чувствительные ко времени нейроны, то, зная скорость, несложно вычислить пройденное расстояние (просто перемножением скорости на время)[106].

Третий способ, которым нейроны решетки могут определять расстояния, – это низкочастотные колебания электрической активности, известные как тета-ритм, который наблюдается в сети нейронов гиппокампа, когда животное взаимодействует с окружающей средой. По всей видимости, он предназначен синхронизировать возбуждение нейронов в гиппокампе; это своего рода когнитивный дирижер. Одно из самых необычных свойств тета-ритма состоит в том, что частота колебаний – в среднем от четырех до восьми циклов в секунду у крыс и чуть меньше у людей[107] – становится тем выше, чем быстрее движется животное. Другими словами, эти колебания дают нам сигнатуру скорости – более всеохватную, нежели нейроны скорости, – и эту сигнатуру могут «перехватить» нейроны решетки.

На самом деле мы можем быть уверены, что они ее и «перехватывают» – благодаря оригинальному эксперименту, проведенному Шоном Винтером и его коллегами из Дартмутского колледжа. Чтобы выяснить, какие аспекты движения животного важны для работы нейронов решетки, они вживили электроды в энторинальную кору лабораторных крыс и возили животных по кругу в маленьких вагончиках из прозрачного пластика. Крысы ощущали движение, но, поскольку не прилагали для этого никаких усилий, их тета-ритмы оставались на фоновом уровне, не отражая изменения скорости. Воздействие этой ситуации на их нейроны решетки было катастрофическим: ни тета-ритма, ни шестиугольных паттернов[108].

Несмотря на симметрию и точность паттернов возбуждения нейронов решетки, мы точно не знаем, каков их вклад в когнитивную карту животного и как они взаимодействуют с нейронами места и другими элементами восприятия пространства в гиппокампе и соседних областях мозга. По всей вероятности, они важны для пространственной памяти: когда животное возвращается в знакомую обстановку, нейроны решетки возбуждаются в тех же местах, где возбуждались в первый раз. И они почти наверняка являются элементом когнитивного механизма, который позволяет нам понимать свое местоположение в отсутствие ориентиров или границ – эта способность называется интегрированием по траектории.

До недавнего времени предполагалось, что нейроны решетки снабжают когнитивную карту определенной метрикой, системой измерения расстояний и углов. Без этого трудно понять, как вообще можно «интегрировать по траектории» – помнить, как далеко мы ушли, или представить взаимное расположение мест, которые мы посетили. Нейроны решетки – самые очевидные кандидаты на эту роль, поскольку паттерны их возбуждения, в высшей степени регулярные и стабильные, в то же время весьма независимы от внешнего мира: для них 30 сантиметров – это 30 сантиметров, независимо от того, переходите ли вы через дорогу, плывете в озере или карабкаетесь по горной тропе.

Тем не менее выясняется, что не все так просто. Недавние эксперименты дают основание предположить, что окружающая среда воздействует на нейроны решетки сильнее, чем мы думали. Нам уже известно, что они чувствительны к внешнему миру, поскольку оси их паттернов возбуждения ориентируются вдоль границ в окружающей среде. В настоящее время нейробиологи выяснили: если менять форму помещения, когда в нем находится животное, то паттерны решетки меняются соответственно, растягиваясь или сжимаясь, чтобы отражать новую геометрию[109]. Еще интереснее другой аспект: когда животное впервые попадает в помещение, паттерны решетки мгновенно расширяются, а по мере того, как животное осваивается, медленно возвращаются к привычным конфигурациям[110]. Совершенно очевидно, что нейроны решетки не просто следят, как далеко и в каком направлении перемещается животное. Такая сильная реакция на геометрию окружающей среды предполагает, что они, возможно, помогают нам запоминать места, а не просто расстояния и углы[111].

Изменчивость нейронов решетки может быть обусловлена тем, что они одновременно интегрируют по траектории и считывают форму. Или, возможно, эта изменчивость отражает их непрерывные попытки «прикрепить» паттерны возбуждения к границам или ориентирам, чтобы исправить ошибки, неизбежные в процессе интегрирования по траектории. Чтобы понять, что это значит, представьте, что вы идете по ровному полю: вам не отследить, насколько вы переместились, если вы не видите забора или деревьев на краю поля. Нейробиологи из Стэнфордского университета наблюдали аналогичное явление у мышей на открытом пространстве: чем дольше они не встречали стен, тем сильнее их паттерны решетки отклонялись от первоначальных[112]. По всей вероятности, границы не только помогают стабилизировать поля возбуждения нейронов места, но и корректируют возбуждение нейронов решетки.

Подобные эксперименты свидетельствуют о том, что некоторые отделы нашего мозга специально предназначены для навигации и восприятия пространства. Но до сих пор нейробиологи, исследующие пространственное восприятие, не смогли найти ответ на одну из главных загадок: как нейроны решетки и нейроны места взаимодействуют друг с другом, формируя у нас чувство места? Совершенно очевидно, что они связаны друг с другом, – недавний эксперимент группы исследователей из Стэнфордского университета показал, что масштаб паттерна возбуждения решетки животного определяет разрешение нейронов места: чем больше масштаб решетки, тем больше поле места[113]. Значит, конечная цель у них одна[114].

Идея о механизме обратной связи между нейронами места и нейронами решетки была впервые высказана нейробиологами в 2007 году[115]. Вот как представляет этот механизм Кейт Джеффри: «Нейроны места используют статическую сенсорную информацию об окружающей среде, например от стен, а нейроны решетки кроме нее используют динамическую информацию о движении, и результат этих расчетов возвращается в нейроны места, чтобы поддерживать и усиливать их работу. Происходит нечто вроде самонастройки». По крайней мере, в теории. Но, как признает Джеффри, экспериментально это еще не доказано. Однако не подлежит сомнению, что нейроны места, несмотря на кажущееся отсутствие структуры, являются основой для построения когнитивной карты. По выражению Родди Гривса, они служат «плавильным котлом для всевозможных входных сигналов», одними из которых являются сигналы от нейронов решетки.

Через год после визита в лабораторию Дудченко в Эдинбурге я заглянул к нему на кафедру психологии в Стерлингском университете. Студенческий городок уютно расположился между границей (западным краем гряды холмов Охл-Хилс) и ориентиром (высоким памятником шотландскому герою Уильяму Уоллесу). В отличие от них в здании, где находится кафедра психологии, нет никаких ориентиров, и табличка с номером комнаты – единственное, что отличает дверь кафедры среди сотен одинаковых дверей в бесконечных коридорах с белыми стенами. Идеальное место для изучения восприятия пространства: Дудченко утверждает, что этот запутанный план здания подсказал ему идеи нескольких экспериментов.

Подобно многим своим коллегам, он пытается понять, как нейроны решетки встроены в когнитивную карту. «О них много говорят, в частности о том, что они определяют метрику мозга, и возможно, так оно и есть. Но в таком случае это очень ненадежная метрика», – заметил он[116]. Дудченко рассказал, что группа нейробиологов из Университетского колледжа Лондона провела новое исследование на мышах и показала, что паттерны возбуждения нейронов решетки полностью нарушаются, когда животные исследуют знакомое место в темноте[117]. «И это действительно проблема. Грызунам навигационная система нужна именно после того, как погаснет свет. И если она перестает работать, это странно»[118].

Дудченко приходит в восторг при мысли о том, что нейроны решетки могут вести себя совсем не так, как предполагали большинство нейробиологов, и что некоторые из главных допущений исследователей неверны[119]. «Иногда мир более странен, чем мы о нем думаем. Вряд ли мы узнали всё. Возможно, это только начало, и подозреваю, нас ждет еще много открытий. Будут и другие сногсшибательные новости», – говорит он.

Без когнитивной карты, которая напоминает, что в этом месте мы уже были, мир был бы непознаваем. Но недостаточно просто знать, где мы находимся. Нам нужно еще знать, как попасть в то или иное место и как не сбиться с пути. Оказывается, наши когнитивные карты превосходно умеют вычислять маршруты к цели и запоминать их. Нейробиологи наблюдали, что, когда крыса прокладывает путь в лабиринте и идет по тому ответвлению, в конце которого находится, в гиппокампе животного активизируется больше нейронов места, и когнитивная карта получается более подробной[120]. Крыса стремится к еде, и есть смысл хорошо запомнить дорогу к ней. Это справедливо для всех млекопитающих; слоны из пустыни Намиб превосходно помнят, где находятся все далекие источники воды, хотя посещают их редко. Нетрудно понять, как могла сформироваться эта стратегия: способность легко находить дорогу к месту, где много фруктов, ягод или съедобных кореньев, давала серьезные преимущества.

Механизмы, выделяющие важные маршруты, – это один из самых интересных аспектов когнитивной карты. Нейробиологи обратили внимание, что, после того как крыса прошла лабиринт и добралась до вознаграждения, паттерны возбуждения нейронов места и нейронов решетки в гиппокампе и энторинальной коре повторяются во время отдыха или сна – как песня в режиме повтора[121]. По всей видимости, крыса закрепляет в памяти карту маршрута, подсознательно повторяя его, но со скоростью, в десять или двадцать раз превышающей изначальную. Это очень важно для навигации: если помешать повторению, лишив крысу отдыха, на следующий день ей сложнее справляться с тем же заданием[122].

Когнитивное повторение играет большую роль в закреплении памяти о поиске пути[123], но это не единственная его функция: повторение используется для планирования маршрута. Когда крысы ищут еду, они часто останавливаются перед разветвлением лабиринта, выбирая путь. Нейробиологи из Университетского колледжа Лондона изучали, что происходит в мозге крысы, когда она выбирает, куда свернуть, и регистрировали последовательность нервных импульсов в гиппокампе. К их удивлению, выяснилось, что гиппокамп не только формирует память, но и, по всей видимости, предсказывает будущее. Перед тем как крыса снова отправится в путь, нейроны места начинают выдавать характерную последовательность стремительных импульсов, словно повторяя недавнее путешествие, – с той лишь разницей, что путешествие еще только предстоит: когда крыса делает выбор и бежит в одно из ответвлений, точно такая же последовательность импульсов возникает в ее гиппокампе. Создается впечатление, что крыса просчитывает варианты, затем выбирает один из них и следует выбранному плану[124]. Обратите внимание: это не сложный процесс принятия решения, поскольку крыса сначала представляет будущее, а затем выбирает только те маршруты, которые, как ей известно, точно ведут к еде. Это значит, что когнитивное повторение, когда бы оно ни происходило – до путешествия или после, – сформировалось как способ помочь животному достичь явной цели: если вознаграждения нет, зачем тратить ресурсы мозга?

Основываясь на данных о последовательности возбуждения нейронов места в гиппокампе, когда животное останавливается у развилки, исследователи недавно научились успешно предсказывать – по крайней мере, в некоторых случаях, – куда повернет крыса в лабиринте[125]. «Мы заглядываем в мозг животного и говорим: “Ага, вот что теперь оно будет делать”, – рассказывает Фрейя Олафсдоттир с кафедры клеточной и эволюционной биологии Университетского колледжа Лондона. – Это немного пугает».

Мы не можем точно сказать, как реагирует на перемещение в пространстве мозг человека: люди, по очевидным причинам, не склонны вживлять электроды себе в голову. Однако ученые могут измерять активность мозга иначе, используя метод сканирования под названием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). В данном случае регистрируются не паттерны возбуждения отдельных нейронов, а изменение кровотока, происходящее по причине их возбуждения: оно служит довольно надежным показателем их активности. Аппараты фМРТ весят несколько тонн и требуют, чтобы испытуемый неподвижно лежал на спине внутри сканера, совершать «навигацию» там можно с помощью виртуальной реальности, имитирующей движения, – несмотря на отсутствие чувства движения и сигналов от вестибулярного аппарата, видеороликам довольно хорошо удается убедить мозг.

Технология фМРТ помогает исследователям понять, что происходит в нашем мозге, когда мы строим путь к месту назначения – например, идем из дома в магазин или с работы в банк. Хьюго Спирс, заведующий Лабораторией пространственного восприятия в Университетском колледже Лондона, посвятил поискам ответа на этот вопрос большую часть своей научной карьеры. Недавно он разработал видеоигру, в которой участникам нужно проложить путь через лабиринт узких улиц и переулков лондонского Сохо – своего рода эквивалент лабиринта, в который запускают крыс. Сначала он проводит с испытуемыми прогулку по этому району, чтобы они познакомились с расположением улиц и разных магазинов, ресторанов и других ориентиров. Затем участник эксперимента ложится в сканер фМРТ, и ему показывают ряд видео с путешествиями по улицам Сохо. Путешествия интерактивны: нужно найти кратчайший путь к цели, а на перекрестках решать, куда свернуть. И еще Спирс, усложняя задачу, порой менял место назначения в середине пути и заставлял испытуемых на ходу вырабатывать новую стратегию.

Как и предполагали Спирс и его коллеги, сама навигация и размышления о ней вызывают активизацию нейронов в гиппокампе и энторинальной коре. Но степень возбуждения и его локализация зависят от типа навигационной задачи, которую решает мозг. Энторинальная кора по большей части озабочена тем, насколько далеко человек находится от пункта назначения: если это расстояние (по прямой) меняется, как в том случае, когда Спирс неожиданно менял цель, то в последовательности возбуждения наблюдается сильный всплеск. Гиппокамп, напротив, больше заинтересован в анализе точного маршрута, которым следует испытуемый: чем длиннее и сложнее маршрут, тем активнее эта область мозга[126]. Гиппокамп занят подробностями навигации: в этом эксперименте он был особенно чувствителен к связности уличной сети – наибольшая активность наблюдалась на улицах с максимальным количеством перекрестков, как будто гиппокамп просчитывал разные варианты, чтобы найти кратчайший путь к цели[127].

Что говорят нам полученные результаты о поведении нейронов в этих отделах мозга? Наилучшее объяснение заключается в том, что активность гиппокампа людей, как и гиппокампа крыс, обусловлена нейронами места, которые составляют карту местности при движении, а активность энторинальной коры обусловлена нейронами решетки, которые регистрируют расстояния и углы. Напрашивается вывод, что наши когнитивные карты, а также способность помнить о том, где мы были, необходимы для того, чтобы мы попали туда, куда хотим[128]. Чтобы удостовериться в том, что гиппокамп и энторинальная кора возбуждаются не просто от восприятия движения или от суеты Сохо, часть видеороликов представляли собой «контрольные» прогулки без всякой цели – на перекрестках участникам эксперимента говорили, куда сворачивать. Во время этих пассивных прогулок оба отдела мозга были менее активными. То же самое происходит, когда мы пользуемся приборами спутниковой навигации. И возникает закономерный вопрос: чем заняты гиппокамп и энторинальная кора, когда мы следуем за синей точкой на экране? Судя по данным Спирса, ничем.

Гиппокамп и соседние области мозга, по всей видимости, развивались специально для того, чтобы помочь нам формировать мысленное представление о внешнем мире, которое можно использовать для передвижения и ориентации. Обратите внимание на огромное разнообразие пространственных нейронов в этом отделе мозга: кроме нейронов места, решетки, направления головы, границ, ориентиров, а также нейронов скорости и времени нейробиологи обнаружили «следовые» нейроны, отмечающие прошлое расположение объектов[129], «осевые» нейроны, которые активизируются, когда животное перемещается в определенном направлении (или в противоположном ему)[130], нейроны «переключения», возбуждающиеся при двух направлениях головы[131], отличающихся на 180 градусов, нейроны «направления на цель» у летучих мышей[132], нейроны «связи», соединяющие несколько пространственных нейронов, и другие нервные клетки, реагирующие на движение головы и тела[133].

Тем не менее представление о гиппокампе как об органе, предназначенном для восприятия пространства, довольно спорно. Одна из причин состоит в том, что когнитивные карты содержат абстрактное отображение мира, а не похожее его описание, как на реальных картах. Никто точно не знает, как из них формируется чувство, что вы в этом месте уже были или что вы уже видели этот пейзаж. «Для меня вопрос на миллион: как информация от нейронов места в гиппокампе преобразуется в яркие воспоминания о том, что произошло двадцать лет назад, как будто мы при этом присутствуем? – говорит Элеонор Магуайр. – Как происходит переход от нейрона места к памяти? Ответа мы не знаем».

Еще одна причина состоит в том, что гиппокамп участвует не только в составлении карт и навигации. В следующей главе мы выясним, что он также необходим для многих аспектов памяти, играет роль и карты местности, и карты памяти, помогает представлять будущее. Возможно, он даже упорядочивает некоторые аспекты наших когнитивных способностей, на первый взгляд не связанных с физическим пространством, например абстрактное мышление. Когнитивные карты, вне всякого сомнения, лежат в основе многих наших важнейших функций. Сложно представить, какой была бы наша жизнь без них.

7. Краткое описание четырех главных типов пространственных нейронов, рассмотренных в этой главе, и их роли

4

Пространство мышления

Закройте глаза и попробуйте представить свой следующий отпуск: волны, накатывающие на тропический пляж или тропу через альпийскую долину. А теперь вспомните сегодняшний завтрак – где вы сидели, что ели. Легко?

Не для всех, и уж точно не для Блейка Росса, программиста и одного из основателей компании Firefox, который в апреле 2016 года признался на своей странице в Facebook[134]: «Я в жизни никогда ничего не визуализировал. Я не могу “увидеть” лицо отца или скачущий синий мяч, свою спальню или пробежку, с которой вернулся десять минут назад. Я думал, что “считать овец” – это метафора. Мне тридцать лет, и я не представлял, что люди на это способны. И это, черт возьми, разрывает мне мозг».

Росс только что понял, что не способен генерировать зрительные образы. Если вы сомневаетесь, что он не может представить себе пляж, вот что он вам на это ответит: «Хоть с закрытыми глазами, хоть с открытыми, буду ли я читать о пляже, часами думать о нем или даже стоять посреди него – я не способен создать какой-либо мысленный образ пляжа»[135]. И это говорит человек, выросший в Майами.

Недостаток Росса – не новость для науки. За последние несколько лет Элеонор Магуайр из Института неврологии Университетского колледжа Лондона изучила данные нескольких человек, которые, подобно Россу, испытывали трудности с памятью о прошлом и представлением о будущем. У всех ее пациентов обнаружилось повреждение гиппокампа, как правило, в результате болезни, например лимбического энцефалита[136]. Они не способны формировать у себя в воображении зрительные образы или соединять образы объектов в связную картину. «Они даже не могут представить, что находится у них за спиной, – отмечает Магуайр. – Они в буквальном смысле не видят дальше собственного носа»[137].

В одной из статей Магуайр приводит рассказы двух своих пациентов о бесплодных попытках что-то представить:

Это все равно что слушать радио, а не смотреть телевизор. Я представлял, как происходят разные вещи, но передо мной не разворачивалось никакой визуальной картины.

Мне как будто нужно было повесить много одежды в шкаф, но повесить ее было не на что, и все вещи в полном беспорядке падали на пол[138].

Если вы не страдаете от такого нарушения, вам трудно представить, какие трудности испытывают пациенты Магуайр. У них сохраняются лишь туманные воспоминания о прошлом: они не могут представить события, участниками которых были. Они не способны представить будущее. Они очень плохо ориентируются, потому что не могут составить мысленный маршрут. Многие не видят снов – как говорит Магуайр, трудно видеть сны без картинки, – а их грезы ограничены мыслями о настоящем[139]. Лишь немногие из них читают романы: они почти не способны следить за выдуманными сюжетами. Парадоксальное мышление – отслеживание альтернативных сценариев – им тоже недоступно, и по этой причине они могут страдать от переизбытка чувств, принимая решения, связанные с моральным выбором: когда Магуайр предлагала им классическую «проблему вагонетки», где нужно решить, пожертвовать ли одним человеком, чтобы спасти жизнь пятерым, они не могли сравнить варианты и очень расстраивались от необходимости кого-то убить[140]. В интеллектуальном и социальном аспектах эти люди ничем не отличаются от остальных, но их внутренний мир образов чрезвычайно узок.

Имя Магуайр стало известно широкой публике в 2000 году, когда она обнаружила, что у лондонских таксистов, которые три с половиной года изучают город, запоминая названия и расположение 25 000 улиц и 20 000 ориентиров, задний отдел гиппокампа существенно больше, чем у среднестатистического человека, а также существенно больше, чем перед началом курса обучения[141]. Интерпретация Магуайр – и с ней согласны многие коллеги – состоит в том, что задний отдел гиппокампа играет роль хранилища или центра обработки подробной информации о пространстве и навигации. Чем чаще мы используем его для этой цели, тем больше он становится, что объясняет, почему у таксистов его размер коррелирует со временем обучения и с тем, насколько хорошо они знают улицы Лондона, а также почему он возвращается к нормальному размеру после того, как они уходят на пенсию[142].

Нейробиологи до сих пор не могут точно определить функцию гиппокампа. Хранилище воспоминаний? Процессор, который реконструирует их, получая информацию от других отделов мозга? И то и другое? Впрочем, уже несколько десятков лет им известно, что он играет важную роль в формировании автобиографической памяти, в частности, о самих событиях и о времени, когда те происходили: люди с серьезными повреждениями этого отдела мозга с трудом вспоминают все, что с ними случается. Исследования таксистов показали: кроме автобиографической памяти гиппокамп играет важную роль в пространственной памяти и, по всей видимости, использует большую часть своих возможностей для решения навигационных задач. Когда Магуайр исследовала мозг врачей[143] и чемпионов мира по запоминанию[144] – и те и другие прошли интенсивный курс обучения и помнят огромное количество информации (не пространственной), – то обнаружила, что размер их гиппокампа не больше среднего. И это не совпадение, что пациенты с поврежденным гиппокампом не только с трудом вспоминают, кто они, но также плохо понимают, где они находятся, и в целом плохо ориентируются в пространстве, хотя рабочая память у них не повреждена и они без труда учатся другим навыкам.

Получается, что пространство и память тесно связаны, но каким образом? Одна из гипотез утверждает, что гиппокамп использует память о пространстве и местах как некую структуру или карту, на основе которой упорядочивает другие воспоминания. В таком случае извлечение памяти – это ее реконструкция, соединение отдельных элементов из разных отделов мозга – подобно тому, как ткань палатки натягивают на каркас.

Многие наши воспоминания привязаны к месту: трудно вспомнить событие – день рождения, первое свидание, обед с дру– гом, – не вспомнив, где оно произошло. Одно из лучших объяснений значения места для памяти записал антрополог Кит Бассо, изучавший западных апачей из Аризоны во второй половине XX века. Как и многие коренные народы, западные апачи сохраняют и передают навыки и знания с помощью рассказов. Если слушатель не может представить себя в том месте, где происходят события, то эти события трудно вообразить, и они как будто «происходят нигде» – это считается бессмыслицей. Для них «невозможны события без места, – писал Бассо. – Все, что происходит, должно происходить где-то. Место события является неотъемлемой частью самого события, и поэтому указание места события очень важно для его правильного описания – в сущности, изображения. По этим причинам… истории без места действия просто не рассказывают»[145].

Нам легче запомнить что-либо, если мы ассоциируем это с местом, и хороший способ освежить ускользающие воспоминания – вернуться на место действия. «Пространство – потрясающая подсказка для памяти, – говорит Мэй-Брит Мозер. – Если из гостиной вы за чем-то идете на кухню, а когда приходите, то забываете, что хотели взять, нужно вернуться в гостиную, и вы все вспомните». Похоже на народную мудрость, но ее подтверждают многочисленные исследования. В одном из самых оригинальных экспериментов психологи из Стерлингского университета обнаружили, что ныряльщики, запоминавшие список слов, сидя на океанском дне, гораздо лучше вспоминали слова под водой, чем на поверхности; если же они запоминали слова на поверхности, то все происходило ровно наоборот[146].

Принцип ассоциации с местом лежит в основе древней мнемотехники, известной как метод локусов или «дворца памяти», в котором слова или объекты связывались с местами вдоль знакомого маршрута. Этот метод в древности применяли греческие и римские ораторы: они представляли, что идут по улицам родного города или по комнатам своей виллы, собирая по пути ключевые положения своей речи. Почти все современные чемпионы по запоминанию используют подобную систему, которая помогает им запоминать последовательность из нескольких тысяч слов или цифр. Для этого не нужны выдающиеся способности: исследователи выяснили, что метод локусов может помочь любому человеку добиться невероятных результатов[147]. Для мысленного путешествия можно использовать любой маршрут – например, прогулку с собакой или по комнатам своего дома. Полезно включить воображение и представить нечто необычное. В книге Джошуа Фоера «Эйнштейн гуляет по Луне»[148] магистр памяти Эд Кук говорит, что эффективный способ запомнить «творог» в списке покупок – представить, что какой-то человек, которым вы восхищаетесь, плавает в бассейне с творогом прямо перед входной дверью вашего дома. Чем ярче образ, тем лучше он запоминается.

По всей видимости, метод локусов использует связь гиппокампа с пространством, и поэтому Магуайр не удивляет его эффективность. «Если вы хотите дать своему мозгу точку опоры, выбирайте систему пространственного восприятия – это очень разумный выбор», – отмечает она. Изучая пациентов с поврежденным мозгом, Магуайр пришла к выводу, что связь гиппокампа с пространством, и особенно способность конструирования сцен, очень важна для извлечения из памяти прошлого и представления будущего, а также для навигации. Она рассматривает сцены как «валюту» познания, и, возможно, именно поэтому повреждение гиппокампа приводит не только к амнезии, но и к общему ухудшению психического состояния.

Магуайр признает, что ее взгляд на гиппокамп как основу когнитивных способностей и памяти является спорным, хотя с ней согласны многие коллеги. Говард Эйхенбаум, который вплоть до своей смерти в июле 2017 года считался одним из ведущих специалистов по гиппокампу, рассматривал его как чрезвычайно сложную систему памяти, основная роль которой заключается не в том, чтобы помочь нам ориентироваться в пространстве, а в том, чтобы «ориентироваться в жизни»[149]. Он был убежден, что гиппокамп позволяет мозгу объединять все элементы события, в том числе пространство и время, и что когнитивные карты представляют собой «карты познания, а не карты физического пространства»[150]. В одной из своих последних статей Эйхенбаум писал: «Гиппокамп действительно играет главную и важную роль в навигации, но это лишь отражает его более общую роль в организации воспоминаний»[151].

Предположение о том, что гиппокамп использует пространственную систему для организации сложной памяти и других когнитивных процессов, происходит из любопытной возможности, согласно которой он эволюционировал таким образом, чтобы наши доисторические предки могли исследовать среду обитания, тем самым повышая свои шансы выжить (о чем мы упоминали в первой главе книги). Более сложные когнитивные функции, возникшие позже, такие как воображение и автобиографическая память, могли строиться на уже существовавших пространственных структурах гиппокампа. Это может объяснить, почему нейронные сети мозга, участвующие в физической навигации, играют роль и в психической навигации – и как способность понимать взаимоотношения между ориентирами помогает объединить множество элементов события в связные воспоминания[152].

Возможно, мы никогда достоверно не узнаем, что в процессе эволюции гиппокампа появилось раньше – пространственное восприятие или память? Может быть, они даже развивались параллельно: ископаемые останки не могут раскрыть эту тайну. В любом случае с учетом того, насколько важно восприятие пространства для выживания в дикой природе, мы можем быть уверены, что мозг млекопитающих стал «осознавать пространство» на ранних этапах эволюции. «Подумайте, какие задачи требуется решать такому животному, как крыса, – говорит Кейт Джеффри. – Она явно должна уметь находить обратную дорогу к гнезду, а также помнить все, что с ней произошло в разных местах, чтобы не повторять своих ошибок. Например: “Когда я в последний раз была здесь, за стеной сидела кошка” или “В прошлый раз отсюда я повернула налево, и ничего хорошего из этого не вышло, так что теперь я поверну направо”. Вполне возможно, в мозге естественным образом соседствуют и само место, и то, что в этом месте происходит».

Одна из загадочных характеристик автобиографической памяти состоит в том, что наша жизнь представляет собой непрерывный поток восприятия, а помним мы ее как череду последовательных эпизодов. Попробуйте вспомнить прошлую субботу. Часы и минуты не поплывут перед вашим мысленным взором непрерывным потоком, словно при ускоренной перемотке фильма, – скорее вы вспомните короткие отрезки, вроде коллекции главных моментов.

Как наш мозг определяет границы эпизода – те моменты, когда он, так сказать, нажимает на кнопку записи? Одним из главных определяющих факторов служит место. События, происходящие в одном месте, запоминаются как элементы одного фрагмента эпизодической памяти; стоит переместиться в другую точку, и запись начнется снова. Другими словами, пространственные границы отражают границы события. Не так давно группа исследователей под руководством Эйдена Хорнера, экспериментального психолога из Нью-Йоркского университета, поставила сложный опыт с виртуальной реальностью, чтобы продемонстрировать значение пространства для долговременной памяти. Они предложили группе добровольцев проложить путь через дом, сгенерированный компьютером. Этот дом состоял из сорока восьми комнат, соединенных дверьми. В каждой комнате было два стола, на каждом столе лежал какой-то предмет. Участники эксперимента должны были пройти через весь дом и по очереди рассмотреть все эти предметы. Через какое-то время исследователи предложили им ряд тестов, чтобы проверить, насколько хорошо те запомнили и сами предметы, и последовательность, в которой они их видели. Например, когда им показывали изображение детской коляски, они должны были сказать, что предшествовало ей или что следовало за ней.

Как оказалось, испытуемые гораздо лучше справлялись с задачей, если предметы, которые они пытались вспомнить, находились вместе в одной комнате. И все зависело от контекста: например, участникам эксперимента было легко ассоциировать детскую коляску с девочкой, если они видели коляску и девочку в одной комнате. Проход через дверь играет роль своего рода «закладки» между воспоминаниями, и события между двумя «закладками» остаются тесно связанными в памяти[153].

8. Эксперимент Эйдена Хорнера с прохождением дверей

По всей видимости, проход через дверь оказывает серьезное воздействие на организацию воспоминаний. Это может быть катастрофой для кратковременной, или рабочей, памяти, потому что ускоряет ее вытеснение[154]. В тот момент, когда вы приходите на кухню, недоумевая, зачем пришли, это и есть «эффект двери». По одной из гипотез, переход границы очищает кэш рабочей памяти и перемещает его содержимое в долговременную память. Как показал эксперимент Хорнера, прошлое лучше вспоминается по главам.

Судя по этим данным, пространственные границы так же важ– ны для психологического состояния человека и животных, как и для их физического поведения. Как мы уже видели, все млекопитающие, включая людей, при исследовании окружающего мира тяготеют к границам. Кроме того, границы являются главными элементами когнитивных карт. Чувствительность нейронов места в гиппокампе к краям, стенам и границам определяется нейронами границы. Напрашивается предположение, что эти же нейроны отвечают за определение границ в эпизодической памяти. Если гиппокамп определяет уникальную последовательность возбуждения нейронов места – единственную в своем роде когнитивную карту – для каждого места, в чем убеждены нейробиологи, тогда вполне возможно, что события, произошедшие в этом месте, тоже привязаны к карте.

Но значит ли это, что для каждого фрагмента эпизодической памяти существует своя когнитивная карта? Хорнер не сказал об этом ничего определенного, что вполне понятно, если учитывать обилие заманчивых, но непроверенных объяснений этому явлению. «Это вполне может быть так, но точно мы не знаем», – ответил он. Однако в 2017 году его коллега Дэн Буш из Института когнитивной нейробиологии Университетского колледжа Лондона продемонстрировал, что проход через дверь не ставит «закладку» в долговременной памяти и не разрывает ее извлечение, если испытуемый сразу же возвращается в ту же комнату. Буш полагает, что это свидетельство в пользу теории долговременной памяти как когнитивной карты: события, даже «разорванные», вспоминаются вместе, если произошли в одной и той же точке пространства – потому что их кодирует одна и та же последовательность нейронов места. Тем не менее он признает: поскольку нейробиологам трудно изучать мозг живых людей на уровне отдельных нейронов, убедительных доказательств этой теории придется подождать[155].

Теперь, когда стало очевидно, что пространственная система мозга помогает нам вспоминать прошлое, вас не должен удивить тот факт, что она также помогает нам думать о будущем. В частности, она позволяет нам совершать воображаемые путешествия. Группа Хорнера проверила это предположение с помощью еще одного задания в виртуальной реальности, на этот раз в сканере фМРТ. Участников эксперимента снова просили прогуляться по виртуальному ландшафту и найти несколько предметов. Затем они должны были закрыть глаза и вообразить, что делают то же самое. Сканируя их мозг, исследователи наблюдали похожий на решетку паттерн активности нервных клеток в энторинальной коре при выполнении обоих заданий, реального и воображаемого. Аппарат фМРТ не способен регистрировать возбуждение отдельных нейронов, но наблюдаемый паттерн, скорее всего, был обусловлен активностью нейронов решетки, ключевого компонента когнитивной карты. А значит, нейроны решетки позволяют нам перемещаться в пространстве не только физически, но и мысленно – то есть путешествовать в воображаемом, а не только в реальном мире[156].

Другие исследователи недавно показали, что нейроны решетки также участвуют в решении абстрактных задач, не имеющих никакого отношения к навигации или ориентации в пространстве. В одном из самых оригинальных исследований такого рода Александра Константинеску, Джилл О’Рейли и Тим Беренс из Оксфордского университета разработали задание, в котором группа добровольцев должна была манипулировать силуэтом птицы, изменяя его с помощью клавиатуры. Растягивая или укорачивая шею или ноги, птицу можно было превратить в аиста, цаплю, утку, лебедя, чайку или нечто промежуточное. После тренировки добровольцам предложили визуализировать, как меняется облик птиц, – представить, что ноги и шея удлиняются или укорачиваются до определенного размера, – в то время как исследователи смотрели на их мозг с помощью сканера фМРТ. Ученые стремились понять, участвуют ли в организации концептуального знания те отделы мозга, которые обычно управляют знанием о пространстве, такие как энторинальная кора, ретроспленальная кора и префронтальная кора. «Эти области мозга делают много интересного, причем никак не связанного с пространством, – писал мне Беренс в электронном письме. – Интересно, чем заняты нейроны решетки в этих областях?»

К удивлению многих специалистов, выяснилось, что мозг воспринимает абстрактное упражнение как пространственную задачу: похоже, нейроны решетки картировали одномерную визуализацию как движение в двух измерениях. Растяжение шеи птицы заставляло нейроны решетки возбуждаться по одной траектории, а растяжение ног – по другой, перпендикулярной. Одновременное растяжение шеи и ног приводило к тому, что нейроны активизировались по промежуточной траектории, угол наклона которой зависел от соотношения размеров ног и шеи в воображении испытуемого. Нейроны решетки как будто в прямом смысле проводили людей через задачу. По мнению Беренса, это указывает, что мозг использует нейроны решетки, лежащие в основе восприятия пространства, и для решения абстрактных задач[157]. Пространственная система мозга, по всей видимости, обращается к картам не только для отображения пространства, но и для организации самых разных типов знания. Они помогают нам ориентироваться во внутреннем мире так же хорошо, как и во внешнем[158].

Подобные открытия вызвали массу предположений о природе когнитивной функции. Одна из самых спорных теорий заключается в том, что язык – вероятно, самая главная система абстрактного знания – сам построен на пространственной основе. Эта гипотеза еще интересна тем, что ее предложил Джон О’Киф, первооткрыватель нейронов места и убежденный эмпирик. Всю свою научную карьеру он посвятил изучению гиппокампа и взаимодействия животных с пространством, однако время от времени отвлекался от основной темы своих исследований.

Почти полвека назад, в ходе одного из своих первых исследований нейронов места, О’Киф рассматривал возможность того, что когнитивная система картирования играет роль глубинной структуры языка. Он предположил, что речь у людей развилась для того, чтобы они могли делиться информацией о физическом мире – например, о местоположении ценных ресурсов и путей к ним, – и что это связало гиппокамп (особенно левый гиппокамп, где выполняется большая часть обработки речи)[159] с другими отделами мозга – точно так же, как память. О’Киф указывает: все языки строятся вокруг предлогов, а почти все предлоги описывают пространственные взаимоотношения между местами и объектами.

Чаще всего используются такие предлоги, как позади, впереди, рядом, за, у, к, от, в, из, под, над, через, сквозь и поперек. Они выражают связи между объектами и во многих языках сокращаются до приставок или суффиксов. В языке предлоги отражают направление и расстояние, как векторы в геометрии, причем не только буквально, как «поехать из Лондона в Париж», но и метафорически, как «от великого до смешного». По мнению О’Кифа, левая доля гиппокампа снабжает нас не только пространственной, но и семантической картой, и, хотя он признает, что еще не нашел доказательств этой гипотезы[160], их могли найти другие. В 2017 году группа нейробиологов под руководством Николы Вуковича из Орхусского университета продемонстрировала, что когда мы слушаем речь другого человека, то анализируем предложения с местоимениями, такие как «Я чищу банан» или «Ты режешь помидор», с помощью пространственных отделов мозга и что точка зрения, высказываемая в предложении, определяет тот отдел, который при этом активизируется[161]. Например, если собеседник использует местоимение ты, вынуждая нас рассматривать вопрос со своей точки зрения, включается задняя теменная кора, традиционно управляющая «эгоцентрической» навигацией. Если же собеседник говорит от первого лица, вынуждая нас сосредоточиться на его точке зрения – то есть использовать более общий, если хотите, пространственный взгляд, – то обработка речи в основном происходит в левом гиппокампе, как и предсказывал О’Киф[162].

Пространственные метафоры вездесущи. Когда вы в следующий раз услышите «пройди по дорогам памяти», «оставь все позади», «представь все в перспективе», «поставь себя на их место», помните: это с вами говорит древний мозг собеседника. Мы постоянно используем подобные выражения и при описании социальных отношений: «близкий друг», «отдаляться», «круг знакомых», «социальная лестница». Связанные с пространством термины помогают нам описывать личные отношения подобно тому, как мы выражали бы геометрические связи между объектами и ориентирами.

Тот факт, что мы применяем пространственный словарь в сфере отношений между людьми и что наш мозг составляет карту взаимоотношений, похожую на карту пространства, не должен нас удивлять. Из первой главы вы, наверное, помните, что именно потребность поддерживать социальные связи на расстоянии сотен километров палеолитического ландшафта могла привести к появлению у нас способностей к навигации. Эксперименты с летучими мышами и крысами показали: их нейроны места отмечают не только собственное положение в пространстве, но и положение других особей[163] – совершенно очевидно, что им важно знать, где находятся их друзья. Измерить такие вещи у людей очень сложно, но было бы странно, если бы у нас отсутствовало это качество.

Недавно группа нейробиологов под руководством Даниелы Шиллер из Медицинской школы Икана Маунт-Синай в Нью-Йорке обнаружила свидетельства того, что человеческий мозг использует пространственный подход при анализе сложных социальных взаимодействий. Шиллер изучает, как проявляются эмоции в мозге, и ее особенно интересует, как люди справляются с травматическим опытом (ее отец пережил Холокост). Она заметила, что большинство выживших, жизнь которых сложилась успешно, обладают одной общей чертой: развитые социальные навыки. «Они рассказывали о пережитой боли, и становилось очевидным, насколько глубоко и зрело они понимают социальную среду, – рассказывала она мне. – Например, они понимали, что собирался сделать солдат, и знали, что соседи были их врагами. Они были способны разместить каждого в социальной среде, и это помогло им выжить».

Шиллер хотела понять, как такой социальный интеллект отражается в работе мозга и как мозг отслеживает связи между людьми. Они с коллегами придумали «игру во взаимоотношения», в которой добровольцы должны были взаимодействовать с выдуманными персонажами; мозг испытуемых сканировали на аппарате фМРТ. В процессе игры исследователи манипулировали двумя переменными, влиявшими на динамику всех взаимоотношений: власть (вы подчиненный или начальник по отношению к другому человеку?) и близость (в какой степени вы готовы делиться с ним личной информацией?). «Допустим, у вас два лучших друга и один из них получает большую власть, например становится вашим боссом, – объясняет Шиллер. – Это сразу же влияет на близость», – то есть на то, насколько вы ему доверяете.

Она также заметила: когда добровольцы взаимодействовали с персонажами игры, приток крови к левой доле их гиппокампа менялся в зависимости от природы отношений. Шиллер полагает, что гиппокамп следит за параметрами общительности – в данном случае это власть и близость – точно так же, как за параметрами пространства[164]. Это было не первое исследование, выявившее связь между пространственными и социальными когнитивными функциями. В 2004 году исследователи из Техасского университета обнаружили, что студенты, плохо относившиеся к мексиканцам, значительно преувеличивали расстояния от их студенческого городка до городов в Мексике. В полном соответствии с теорией Шиллер студенты как будто использовали географическое расстояние как заменитель социального расстояния[165].

Исследование Шиллер не только указало на пространственную природу социального интеллекта, но и выявило кое-что важное об эмоциональной устойчивости. У самых уверенных в социальном плане добровольцев – с низким уровнем невротического состояния и социальной тревоги – активность гиппокампа наиболее точно отражала их взаимоотношения с выдуманными персонажами. Похоже, Шиллер наткнулась на нейронный отпечаток социальных навыков и, возможно, психологической устойчивости – прямо в самой середине навигационного центра мозга.

Если мозг подходит к решению социальных задач так же, как к решению пространственных, можно предполагать, что эти навыки тесно связаны. Так ли это? Если вы хорошо ориентируетесь в незнакомом городе без GPS, значит ли это, что вы так же хорошо расшифровываете социальную динамику на работе и извлекаете из этого пользу? Интуитивно это кажется верным, но у нас пока нет свидетельств, подтверждающих этот вывод. На социальный интеллект влияет множество факторов помимо тех, которыми занимается гиппокамп. Как бы то ни было, почти не подлежит сомнению, что психическое здоровье в определенной степени зависит от работы этого отдела мозга. Депрессия, шизофрения, посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) и аутизм – все эти заболевания связывают с нарушением работы гиппокампа. Хронический стресс при этих состояниях, по всей видимости, вызывает его атрофию (хотя возможно, повреждения предшествуют болезни). Это объясняет, почему психическое расстройство может по-разному влиять на когнитивные способности: плохо работающий гиппокамп, подобно больному сердцу, негативно влияет на многие жизненно важные функции.

Влияние психических расстройств на социальные навыки – ослабление способности читать «социальные карты», устанавливать и понимать взаимоотношения – может быть самым серьезным их проявлением. Помимо прочего, депрессия – это болезнь одиночества. Люди с тяжелой депрессией живут отшельниками: из пещеры своего сознания они смотрят, как жизнь проходит мимо. Дафна Меркин в книге «Почти счастлива: жизнь с депрессией» (This Close to Happy: A Reckoning with Depression) описывает свое одиночество, которое «окутало мои кости… повсюду следует за мной, словно тень»[166]. Уильям Стайрон, чья книга «Зримая тьма» (Darkness Visible) стала одним из первых мемуаров о болезни (примечательно, что она была опубликована только в 1990 году), чувствовал «глубокое и мучительное одиночество»[167]. Ужас такого одиночества трудно переоценить – как и то, к чему оно может привести. Это страх потеряться. Для Стайрона наиболее подходящей метафорой его депрессии были три строки из «Божественной комедии» Данте:

Земную жизнь пройдя до половины, Я очутился в сумрачном лесу, Утратив правый путь во тьме долины[168].

Тот, кто терялся в темном лесу, на болоте или в горах, подтвердит, что человека в этой ситуации охватывает животный, лишающий разума страх. Это какое-то первобытное чувство. Для наших предков в эпоху палеолита заблудиться означало почти неминуемую смерть – поэтому неудивительно, что этот страх присутствует и в нас. Это состояние отличается от депрессии, но у них есть ряд общих эмоциональных и психологических последствий: нарушение процесса принятия решений, чувство отчужденности от всего, что нас окружает, убежденность, что мы умрем. Сходен и язык: люди в состоянии депрессии говорят о себе как о брошенных на произвол судьбы, о потерпевших крушение. Потеряться можно как физически, так и психологически, и это не только метафора, но и сравнимые когнитивные состояния. В депрессии не бывает безопасного места; депрессия – это потеря себя.

9. Одиночество Данте. Гравюра Гюстава Доре

Иногда ощущение, что ты брошен на произвол судьбы, словно совершает полный оборот, и страдающий человек обнаруживает, что потерян не только в душе, но и в реальном мире. Исследователи из Университета Калгари показали: неврастеникам и людям, страдающим от низкой самооценки, трудно формировать когнитивные карты и представлять пространственные соотношения между ориентирами (то есть вид «с птичьего полета»). Скорее всего, это обусловлено разрушительным воздействием гормонов стресса на нейроны места в их гиппокампе[169]. Другие исследования продемонстрировали, что такие же трудности испытывают пациенты с ПТСР. В этом случае причиной болезни может быть не сопутствующее повреждение, а нарушение восприятия пространства. Не способные воспринять контекст травматической сцены и объединить его в связную память, как мы поступаем с нормальными событиями, они обречены снова и снова переживать неприятную сцену в виде внезапно приходящих воспоминаний[170].

Психологические и когнитивные состояния могут стать причиной странного поведения в пространстве. Специалисты по поиску и спасению людей выявили определенные закономерности блуждания, характерные для разных заболеваний, и уже с их учетом определяют место поиска[171]. Например, они заметили, что люди с деменцией, обычно теряющие ориентацию еще до того, как заблудиться, обычно идут по прямой. По данным спасательных служб Великобритании, пациенты с деменцией составляют вторую по численности категорию среди всех пропавших[172]. Больше только отчаявшихся пациентов с клинической депрессией, которые уходят из дома намеренно.

Почему отчаяние заставляет людей пускаться в путь? Возможно, они потеряли дорогу и уходят, чтобы найти ее. Или пытаются уйти подальше от несчастливого места, где у них все не ладится. А может, они просто решили исчезнуть. Спасатели знают, какие места нужно осматривать в первую очередь: потенциальные самоубийцы направляются к знакомому месту, чтобы взглянуть на него в последний раз – это может быть полянка для пикника, смотровая площадка, любимый лес. Нам становится легче в дорогих сердцу местах, даже если мы видим их последний раз в жизни.