Как мы ориентируемся - Маура О’Коннор (2021)

О’Киф был не первым, кто зарегистрировал сигналы этих клеток: русский нейробиолог Ольга Виноградова зафиксировала их у кроликов в 1970 году, но решила, что это, скорее всего, реакция на стимулы. О’Киф высказал другое предположение. «Через несколько месяцев, – писал он о клетках, – я начал подозревать, что их активность зависит не от того, что делает животное или почему оно это делает, а имеет отношение к тому, где это происходит. Затем меня вдруг осенило, и я понял, что клетки реагировали на положение или место животного в пространстве»[164].

О’Киф начал менять разные аспекты окружающей среды и наблюдал, как это влияет на активность нейронов гиппокампа. Даже когда он выключал свет в знакомом лабиринте, нейроны крысы все равно возбуждались, причем независимо как от того, в каком направлении смотрела крыса, так и от устранения награды или ее замены. Похоже, единственным стимулом, возбуждавшим нейроны, было местоположение крысы. Нервные клетки реагировали не на изменение стимулов, а на абстрактную концепцию пространства. О’Киф назвал их нейронами места.

С тех пор уже на протяжении десятилетий эти клетки удивляют исследователей своими пластичными, почти сверхъестественными свойствами. Последовательность их возбуждения соответствует положению в пространстве, и поэтому местоположение животного можно реконструировать по частоте пульсации нейронов места. Это означает, что ученые могут проследить активность нейронов крысы и на основе только этой информации в реальном времени определить положение животного в пространстве. Исследования показали, что, после того как нейрон закодирует пространство – этот процесс, по всей видимости, требует всего пары минут нового опыта, – последовательность возбуждения клетки может сохраняться на протяжении нескольких месяцев, указывая на ее роль в пространственной памяти. Активность нейронов места регистрируется и во время сна, причем характер возбуждения совпадает с тем, что наблюдался в период активности, и было высказано предположение, что сон может способствовать консолидации памяти о тех местах, которые недавно исследовала крыса. Эти клетки также способны перестраиваться, то есть при помещении крысы в другую окружающую среду те же самые нейроны возбуждаются в другом порядке.

Почти сразу же после обнаружения клеток места О’Киф пораженно осознал, что они, по всей видимости, подтверждают малоизвестную гипотезу, сформулированную более 30 лет тому назад, задолго до того, как технические достижения позволили ученым регистрировать активность отдельных нейронов: это была теория когнитивной карты. «Когда на следующий день я размышлял о результатах эксперимента, – писал О’Киф о своем открытии, – меня захватил калейдоскоп идей о том, как много значит эта находка. И первое, о чем я подумал: а что, если гиппокамп – это и есть та самая “нейронная площадка” когнитивной карты [Эдварда] Толмена, туманной гипотетической конструкции, при помощи которой он объяснял некоторые аспекты поведения грызунов в лабиринте? Той, которая не получила широкого признания в исследованиях животных и почти не обсуждалась в 1960-х?» О’Киф испытал «длительную эйфорию классического архимедовского типа»[165]: возможно, он нашел когнитивную карту.