Представьте, что вы собираетесь переходить оживленную улицу. Вы смотрите направо и видите машину буквально в двух шагах. Потом смотрите в другую сторону, и машин там нет. Станете ли вы переходить дорогу? Нет. А почему нет? Потому что мозг сохраняет память о приближающейся машине, даже когда вы смотрите в другую сторону.
Способность запоминать вещи, на которые мы в данный момент не смотрим, позволяет создавать и поддерживать в рабочей памяти целостную картину физического контекста, в котором мы находимся.
«Вам необходимо знать, где находятся предметы в реальном мире, независимо от того, куда вы смотрите или на что ориентированы в данный момент, — говорит Скотт Бринкат, автор нового исследования Института обучения и памяти имени Пикауэра. — Но представление о внешнем мире меняется каждый раз, когда вы смотрите вокруг».
В исследовании, опубликованном в Neuron, описывается, какая работа мозга за этим кроется.
Две стороны большой картины
В рабочей памяти человека левое и правое полушария действуют независимо друг от друга, когда речь идет о сохранении воспоминаний — то, что мы видим слева, сразу же сохраняется в правом полушарии и наоборот.
Однако исследователи Института Пикауэра обнаружили, что все становится значительно интереснее, когда мы переводим взгляд в противоположном направлении или если объект, на который мы смотрим, перемещается с одной стороны на другую.
В примере с пересечением улицы, когда человек смотрит направо и видит приближающийся автомобиль, память о машине сохраняется в левом полушарии мозга. Когда он смотрит налево, копия этого воспоминания быстро отправляется в правое полушарие, но эта копия помечена таким образом, что мозг понимает: это не то, что на самом деле находится слева, а просто воспоминание о чем-то справа, что сейчас находится вне зоны видимости. В конечном итоге рабочая память остается в курсе движения с обеих сторон, даже если человек смотрит в одном направлении.
«Если бы мы этого не умели, — говорит Эрл Миллер, старший автор исследования, в чьей лаборатории оно проводилось, — мы были бы простыми существами, которые реагируют только на то, что происходит прямо напротив, и все. Но поскольку мы можем держать что-то в памяти, то у нас есть волевой контроль над тем, что мы делаем. Нам не нужно реагировать на все сразу, можно отложить это на потом».
Игры, в которые играют животные
В ходе экспериментов обезьян учили определять на экране объекты, которые не совпадали с тем, что они видели несколькими мгновениями ранее, например, изображение банана. Для этого им нужно было сохранить в памяти исходный объект для сравнения.
Когда это происходило, исследователи наблюдали за электрической активностью сотен нейронов префронтальной коры обоих полушарий. Они отслеживали процесс передачи памяти, благодаря характерным паттернам синхронизации частот мозговых волн, которые срабатывали каждый раз, когда воспоминание сохранялось. Это занимало миллисекунды, идентифицировал паттерны программный декодер.
Испытания начались с того, что обезьяны смотрели в одну сторону экрана, а объект появлялся в центре. Поскольку обезьяны воспринимали объект как принадлежащий в первую очередь той или иной стороне, исследователи обнаружили, что исходная память хранится в соответствующем полушарии, а копия делается в другом.
Обезьян иногда вынуждали смещать взгляд с одной стороны на другую, передвигая центральный объект. Исследователи наблюдали, как переписываются воспоминания. После этих перемен обезьяны позже замечали несовпадающие объекты, что намекает на сложную гимнастику памяти. «Эти процессы нам кажутся простыми, но, очевидно, это не так», — говорит Миллер.
Загадка синхронности
Память передается от группы нейронов в одном полушарии к группе нейронов в другом. Одна из загадок заключается в том, что полушария используют разные нейронные ансамбли для запоминания одного и того же объекта.
По словам Миллера, раньше считалось, что за хранение воспоминаний отвечают отдельные нейроны, но со временем стало ясно, что хранилища памяти — это ансамбли нейронов. Если одно и то же воспоминание хранится в двух разных типах ансамблей, зависимых от роли воспоминания для конкретного полушария, то все обстоит еще сложнее. «Возможно, даже не ансамбли служат функциональными единицами мозга, — предполагает он. — Так что же представляет собой функциональная единица мозга? Это вычислительное пространство, которое создает сетевая мозговая активность».