Правила мозга. Что стоит знать о мозге вам и вашим детям

Что же вызвало такие изменения? Чем чаще я виделся с этой замечательной девушкой, тем более восприимчивым к ее присутствию становился, тем менее сильный «импульс» (например, запах духов) вызывал более сильную «ответную реакцию». Этот долгодействующий эффект продолжался около месяца. Оставляя описание сердечных переживаний поэтам и психиатрам, обратимся к вопросу о том, почему усиливающееся ограниченное воздействие приводит к усилению ответной реакции и обусловлено процессом обучения нейронов. Нет, это не связано с романтикой, данное явление называется долговременная потенциация.

Для того чтобы описать долговременную потенциацию, нам следует покинуть высокий мир поведенческих исследований и погрузиться в более интимный мир клеток и молекул. Представьте, что мы смотрим в чашку Петри, где находятся два нейрона гиппокампа, образовавшие синаптическое соединение. Я назвал пресинаптический нейрон учителем, а постсинаптический — учеником. Задача нейрона-учителя — передача клетке-ученику информации, электрической по своей природе. Давайте простимулируем нейрон-учитель, чтобы он послал электрический сигнал ученику. На некоторое время ученик получает сигнал и возбужденно загорается в ответ. Синаптическое взаимодействие между ними на время усиливается — этот феномен называется ранней долговременной потенциацией синаптической передачи.

К сожалению, возбужденное состояние длится один-два часа. Если нейрон-ученик не получает той же информации от учителя в течение 90 минут, его возбуждение проходит. Иначе говоря, нервная клетка возвращается в исходное состояние и ведет себя так, будто ничего не происходило; она готова принимать другой сигнал.

Очевидно, что ранняя долговременная потенциация противоречит целям нейрона-учителя, как, впрочем, и всех учителей. Как добиться того, чтобы изначальное возбуждение стало постоянным? Можно ли каким-то образом трансформировать кратковременную ответную реакцию в долговременную?

Поверьте, такой способ существует. Информация должна повторяться через определенный интервал времени. Если сигнал посылается клеткой-учителем только один раз, возбуждение клетки-студента будет временным. Но если повторять его через определенные промежутки (для клеток в чашке Петри он составляет десять минут и повторяется три раза), взаимоотношение между нейроном-учителем и нейроном-студентом изменяется. Как изменились и наши отношения с Кэри после нескольких свиданий. Теперь от «учителя» требовалось подавать сигнал меньшей силы для получения более сильной ответной реакции со стороны «ученика». Такая ответная реакция называется поздней долговременной потенциацией. Даже в крошечном мире нейронов планомерное повторение тесно связано с процессом обучения.

Временной интервал, необходимый для синаптической консолидации, измеряется в минутах и часах, поэтому она называется быстрой консолидацией. Однако кратковременность этого периода не отменяет его важности. Любые действия — поведенческие, фармакологические или генетические, — вмешивающиеся в созданную взаимосвязь, блокируют формирование памяти в целом.

Такие данные свидетельствуют о том, что повторение имеет огромнейшее значение для обучения, по крайней мере если речь идет о двух нейронах в чашке Петри. А как обстоят дела с учениками в классе? Довольно простой мир клетки отличается от сложного мира мозга. Отдельный нейрон не имеет сотни синаптических связей с другими нейронами.

Таким образом, консолидация измеряется длительными временными промежутками, что подводит нас к вопросу о ее эффективном конечном использовании. Иногда данный феномен называют системной консолидацией, или медленной консолидацией. Как вы сможете убедиться далее, термин «медленный» — более подходящий.

Разговорчивая супружеская пара

Чтобы продемонстрировать различия между синаптической и системной консолидацией, приведем в пример ядерное уничтожение. 22 августа 1968 года холодная война была в разгаре. В это время я изучал историю в старших классах школы и жил на базе ВВС в Центральной Германии, к сожалению, вблизи возможного эпицентра ядерного взрыва в случае выхода на сцену конфликта Европы.

Если бы вы побывали на моем уроке истории, он вам не понравился бы. Прежде всего, из-за монотонной манеры изложения темы о Наполеоновских войнах[33]. Учительнице, француженке по происхождению, явно не хотелось находиться с нами в классе. И ее настроение не способствовало моей концентрации, так как при этом я был обеспокоен событиями предыдущего дня. Утром 21 августа 1968 года страны — участницы Варшавского договора[34] ввели войска на территорию Чехословакии. Наша база военно-воздушных сил была вызвана по тревоге, и мой отец уехал накануне вечером. И все еще не вернулся домой.