Так что же мы знаем о нашей рабочей лошадке памяти? Гиппокамп имеет самую высокую плотность возбуждающих синапсов в головном мозге. Это виртуальный улей активности, который включается при каждом событии. Как мы объясним позже, гиппокамп в подростковом мозге «суперзаряжен» по сравнению с мозгом взрослого.
Связь гиппокампа с памятью была признана около шестидесяти лет назад благодаря непредвиденным последствиям одной радикальной операции на головном мозге. Эта операция была выполнена в 1953 году. Пациентом был двадцатисемилетний мужчина из штата Коннектикут, который, вплоть до своей смерти несколько лет назад, было известен только по своим инициалам – Х. М.
Ему сделали экспериментальную операцию, пытаясь излечить его от частых и тяжелых эпилептических припадков. Эпилепсия Х. М. была настолько инвалидизирующей, что он не мог работать даже на заводе. Когда Йельский нейрохирург Вильям Бичер Сковилл удалил Х. М. большую часть медиальной височной доли, которая была причиной его припадков, операцию признали успешной. Удалив мозговую ткань, отвечающую за припадки, Сковилл резко сократил их частоту и тяжесть. Однако он удалил и большую часть гиппокампа. (То, что гиппокамп очень важен для формирования памяти, было в то время неизвестно; случай Х. М. пролил много света на эту тему.)
Когда Х. М. очнулся после операции, стало ясно: хотя его припадки в целом ушли, также ушла и его способность превращать краткосрочные воспоминания в долгосрочные. Х. М. мог вспоминать свое прошлое – все, что было до операции, но всю оставшуюся жизнь он не имел долгосрочной памяти и не мог вспомнить то, что с ним случилось, что он сказал, или сделал, или о чем думал, или что чувствовал, или кого он встречал в последующие после операции десятилетия. Потеря памяти Х. М., как это часто бывает в истории науки, стала прорывом в неврологии. Впервые исследователи могли указать на конкретную область мозга (височную долю) и структуру мозга (гиппокамп) как на местонахождение человеческой памяти.
Рядом с гиппокампом, в другой части лимбической системы, под височной долей, расположена еще одна ключевая структура мозга – миндалина, которая участвует в сексуальном и эмоциональном поведении. Она очень чувствительна к гормонам, например к половым гормонам и адреналину. Это в некотором роде месторасположение гнева, и когда во время экспериментов у животных стимулировали миндалину, они становились буйными. Лимбическую систему можно рассматривать как своего рода «перекресток» мозга, где объединяются эмоции и опыт.
Немного необузданная и чрезмерно энергичная незрелая миндалина, как полагают, играет важную роль во взрывном поведении подростков. Это частично объясняет истерики, с которыми сталкиваются родители, когда говорят «нет» своим детям. Соедините эту незрелую миндалину с «малосвязанной» лобной долей подростка, и у вас получится «коктейль» для потенциальной катастрофы.
Например, шестнадцатилетний пациент моей коллеги настолько разозлился, когда родители сказали ему, что вождение было привилегией (до которой он еще не дорос), а не правом, что он украл у них ключи от машины и рванул из дома. Однако он уехал не слишком далеко. Он забыл, что дверь гаража закрыта, и врезался прямо в нее.
Один из моих коллег, у которого было три взрослых дочери, также сказал мне, что у него в запасе есть «страшные подростковые истории»: «Как-то во время уик-энда мы уехали из дома, и «пара друзей» превратилась в вечеринку, которая вышла из под контроля. Был совершен налет на наш винный погреб, небольшое ДТП с нашей украденной выпивкой в багажнике и, может быть, пирсинг в пупке (о котором я узнал только годы спустя). Но все хорошо, что хорошо кончается».
Глава 3
Под микроскопом
Если вы посмотрите на любую часть мозга под микроскопом, вы увидите, что она просто переполнена клетками. На самом деле между миллиардами клеток мозга практически нет свободного места. Эволюция проследила за этим и мудро использовала каждый кубический микрон мозга.
Клетка – это небольшой строительный блок; каждая из них имеет собственный командный центр, называемый ядром. Это большое овальное тело недалеко от центра клетки. Любой орган, ткань, мышца и т. д. составлены из разных клеток, которых в нашем организме более двухсот типов. В мозге существует уникальный тип клеток – нейроны. Это клетки, о которых мы будем говорить часто в этой книге. Мысли, чувства, движения и настроения – это не более чем общающиеся между собой нейроны, посылающие электрические сообщения друг другу.
Я помню, как в первый раз посмотрела на клетки головного мозга под микроскопом. В середине и конце 1970-х годов единственный способ изучать изменения в нейронах, например которые происходят во время обучения, – это смотреть в микроскоп на клетки через определенные промежутки времени. Сегодня у нас есть удивительные томографы и специализированные микроскопы, которые позволяют заглянуть в мозг и увидеть, как клетки и синапсы изменяются в реальном времени.
Если вы изучаете что-то прямо сейчас, ваши нейроны изменятся через пятнадцать минут, создавая больше синапсов и рецепторов. Изменения начинаются в течение миллисекунд обучения чему-то новому и происходят в течение нескольких минут и часов. Когда я смотрю на клетки головного мозга под микроскопом, я думаю о миллиардах нейронов, которые соединены между собой, и о том, как мы все еще пытаемся понять эти соединения. Сегодня мы знаем, что нет двух человек, у которых были бы одинаковые соединения в мозге, и что опыт формируется у всех по-разному. Это последний рубеж, наша собственная внутренняя граница, и мы только сейчас начинаем видеть все паттерны.
В человеческом мозге существует сто миллиардов нейронов и примерно триста тысяч из них можно разместить на булавочной головке. А если разместить один за другим нейроны одной только коры мозга, то эта цепочка может растянуться на сто тысяч миль – этого будет достаточно, чтобы четыре раза обогнуть земной шар.
При рождении у нас больше нейронов, чем в любой другой период нашей жизни. На самом деле наш мозг имеет наибольшую плотность нейронов до рождения, между третьим и шестым месяцем беременности. Сокращение большой части серого вещества происходит в последний триместр и в первый год жизни ребенка. Тем не менее к моменту рождения мозг «переполнен» нейронами. Почему? Переизбыток нервных клеток в организме младенца необходим, чтобы ответить на шквал стимулов, который возникает с приходом в этот мир. В ответ на все новые звуки, запахи, ощущения и т. д. нейроны разветвляются в мозге ребенка, создавая густой лес нейронных связей.
Тогда почему не все дети крошечные Моцарты и Эйнштейны? Потому что, когда мы рождаемся, лишь очень маленький процент этого избытка нейронов соединяется в сеть. Информация поступает внутрь, активирует нейроны, но мозг не знает, куда направлять ее дальше. Как человек, оказавшийся в центре незнакомого и многолюдного города, мозг младенца находится в окружении возможностей и пока еще не имеет карты и компаса, чтобы ориентироваться в этом странном новом мире.
«Все младенцы рождаются в состоянии психоделического благолепия, напоминающего галлюцинирование под влиянием наркотиков» – так красочно описывает это состояние Даниэль Левитин, нейробиолог из Университета Макгилла в Монреале, Канада. Нейрон отвечает на стимул всплеском активности, называемым потенциалом действия. Это электрический сигнал, проходящий из точки контакта со стимулом (или нейромедиатором) принимающей «конечности» нейрона, называемой дендритом, через тело клетки.