Как мы ориентируемся - Маура О’Коннор (2021)

До того как в начале 1970-х гг. О’Киф открыл нейроны места, нейробиологи знали, что гиппокамп участвует в формировании памяти, хотя и спорили, какая это память. Одним из профессоров у Наделя и О’Кифа в Университете Макгилла была нейропсихолог Бренда Милнер, которая первой стала изучать пациента Г. М. и написала статью о природе его амнезии после удаления части височной доли мозга, что позволило избавить его от тяжелой эпилепсии. Милнер признавала, что существуют разные системы памяти и научения и что амнезия Г. М. эпизодична по своей природе. Однако последующие теории о функциях гиппокампа утверждали, что он отвечает также за семантическую память, то есть запоминание фактов. Примирить теорию Милнер с другими теориями – вот какой была одна из самых трудных задач, стоявших перед О’Кифом и Наделем. Их теория предсказывала, что гиппокамп является ядром нейронной системы, которая образует пространственную структуру для хранения воспоминаний о том, что произошло в конкретном месте, и хранит не факты, а события. «Идея заключалась в том, что эпизоды строятся на основе пространственной структуры путем добавления линейного чувства времени, а также других когнитивных способностей более высокого порядка»[178].

Только в 1990-х гг., с появлением виртуальной реальности – возможности создавать компьютерные симуляции среды в больших масштабах – нейробиологи смогли подтвердить эту идею, использовав МРТ для исследования неподвижных людей, чтобы понять, какие отделы мозга активизируются при навигации и извлечении информации из памяти. Первые тесты с виртуальной реальностью использовали компьютерную игру Duke Nukem, шутер от первого лица, убрав из нее все оружие и перестрелки и оставив только похожую на лабиринт окружающую среду, через которую требовалось проложить путь. В 2001 г. О’Киф и его коллеги из Университетского колледжа Лондона разработали эксперимент, во время которого эпилептикам, у которых была удалена часть височной доли мозга, правой или левой, предлагали исследовать город в видеоигре, где они встречались с разными персонажами. Затем ученые проверяли их способность нарисовать карту местности и вспомнить происходившие события. Выяснилось, что испытуемые с лобэктомией правой височной доли утратили способность к навигации и пространственную память, а те, у которых была удалена часть левой височной доли, не справлялись с тестами на эпизодическую память. Это позволяло предположить, что гиппокамп действительно представляет собой очень важную часть мозга, задействованную в формировании и когнитивных карт, и эпизодической памяти.

В последующие годы ученые открыли другие критически важные нейроны гиппокампа, а также необыкновенную пластичность в его физиологии. Среди этих клеток есть нейроны положения головы, которые возбуждаются в зависимости от ориентации головы в горизонтальной плоскости, и нейроны решетки, которые возбуждаются при перемещении в пространстве и строят координатную сетку для навигации. По имеющимся данным, многообразие и сложность окружающей среды влияют на количество нейронов в гиппокампе. Например, в 1997 г. трое исследователей, в том числе Расти Гейдж из Института Солка, обнаружили, что у мышей, исследовавших обогащенную среду – бумажные трубки, материал для строительства гнезд, беличьи колеса и перестраиваемые пластиковые трубки, – было на 40 тысяч нейронов больше, чем в контрольной группе. Дополнительные нейроны привели к увеличению размера гиппокампа мышей на 15 %, а также к значительному улучшению результатов тестов на пространственное научение. Исследователи сделали вывод о том, что сочетание повышенного количества нейронов, синапсов, сосудистой сети и дендритов стало причиной того, что эти животные справлялись с тестами лучше.