Этот блестящий ученик Сантьяго Рамона-и-Кахаля эмигрировал в США из Испании в 1931 году. Пять лет спустя он поселился в Нью-Йорке и устроился на работу в крупный биомедицинский научно-исследовательский институт, который через несколько лет был преобразован в Рокфеллеровский университет.
К этому времени не по годам развитый в научном смысле Лоренте де Но уже стал знаменитостью — на его счету был ряд важных открытий. Он одним из первых предположил колончатую организацию коры головного мозга: группирование нейронов в вертикальные колонки, или цилиндры, работающие как функциональные единицы.
Кроме того, Лоренте де Но одним из первых подробно описал внутреннюю структуру гиппокампа — участка мозга с очень древней эволюционной историей (о чем свидетельствует его присутствие у птиц, рептилий и млекопитающих). Функция гиппокампа на тот момент изучена не была.
Солидная репутация и авторитет в области нейроанатомии позволили Лоренте де Но получить новую академическую должность. У него появилось достаточно ресурсов и свободы, чтобы сделать серьезный методологический скачок и использовать передовую технику для измерения электрической активности нейронов. Эта область исследований, электрофизиология, информативная для понимания всей работы мозга, тогда еще только зарождалась.
Рокфеллеровский университет не скупился на приобретение лучшего оборудования. Лоренте де Но работал в просторной лаборатории с высокими потолками, облицованной медными листами для изоляции от электрических помех. Ученый пытался понять, каким образом активность конкретного нейрона может распространиться на другие клетки, чтобы через некоторое время он вернулся в исходное положение через рекуррентную сеть. Подобных исследований еще не проводил никто в мире.
Лоренте де Но заметил, что определенные мозговые цепи образуют замкнутые петли, способные возвращать электрическую активность в исходное место стимуляции. Ученый заинтересовался траекторией периодических импульсов электрической активности, воздействующих на петлевые цепи вроде гиппокампа. Исходя из большого объема данных по анатомии и электрофизиологии, он предположил: нейронные цепи, включающие замкнутые петли, способны воспроизводить электрический импульс в течение некоторого времени после прерывания стимула и создавать при этом циклы активации, рассеивающиеся только после нескольких повторений.
Идея реактивации замкнутых нейронных цепей, предложенная Лоренте де Но, привлекала нейробиологов на протяжении всего ХХ века. Подобные рекурсивные процессы могут быть — и действительно являются — основой для разного вида существующих в организме ритмов, осцилляторов, биологических часов и физиологических водителей ритма.
После новаторских исследований Лоренте де Но ученые обнаружили в мозге бесчисленные специализированные нейронные цепи, генерирующие рекуррентный (возвращающийся) сигнал, который проходит через многочисленные структуры мозга. Сочетание архитектуры мозга в виде замкнутых цепей, тормозных нейронов, способных временно устранять электрическую активность, и высвобождение разных нейромедиаторов (таких как ацетилхолин) приводит к возникновению ритмов переменной продолжительности. Они характерны для общих состояний мозга вроде бодрствования, медленного и быстрого сна.
Внутри каждого из основных состояний возникают разнообразные подсостояния — в виде длительных эпизодов электрических колебаний в определенных областях мозга. Как мы увидим ниже, эти колебания сосуществуют во времени и пространстве; в определенные моменты связь между областями мозга оптимизируется и возникает гармония.
Но когда идея цепи реверберации пленила богатое воображение канадского психолога Дональда Хебба[111], сложный синтаксис нейронных колебаний был еще совершенно не исследован. Этот ученый услышал о недавних открытиях Лоренте де Но в феврале 1944 года, и его осенило: реверберация электрической активности — это естественный способ хранения информации в памяти.
Возможно ли, что цепи реверберации — это наши кирпичики в построении и сборке воспоминаний, фундаментальные элементы формирования представлений о событиях и объектах? Что электрическая реверберация — это фундаментальный процесс, способный поддерживать накапливаемое обучение в обширной сети нейронов? Нельзя исключить, что нейронная реверберация действительно является ключом к раскрытию нашей невероятной способности формировать новые представления об окружающем мире без потери (многочисленных) ранее сохраненных представлений.
Взбудораженный потенциалом этих идей, Хебб 28 апреля 1944 года попросил Лоренте де Но о месячной стажировке в его лаборатории. Хебб так жаждал сотрудничества с гуру, что предложил себя в качестве бесплатного работника. Однако он не был школяром или новичком. Он учился у лучших физиологов и психологов своего времени сначала в Чикагском университете, а затем в Гарварде.
Защитив диссертацию под руководством Карла Лэшли, Хебб в 1936 году получил должность научного сотрудника в Монреальском неврологическом институте и начал работать под руководством нейрохирурга Уайлдера Пенфилда. Он стал известен благодаря новаторским экспериментам по электрической стимуляции коры головного мозга.
Вот рассказ Пенфилда, прекрасно иллюстрирующий, какие удивительные открытия стали возможны благодаря его методу: здесь описан случай, когда электрическая стимуляция «каким-то образом вызвала воспоминание из прошлого» у подопытного:
Больная… жаловалась на припадки, во время которых она иногда теряла сознание и падала на пол в эпилептических судорогах. Но непосредственно перед таким эпизодом она осознавала то, что казалось галлюцинацией. Так было всегда, она переживала это с детства.
Первоначально она видела следующее: она шла по лугу. Ее братья побежали вперед по тропинке. Шедший за ней мужчина сказал ей, что у него в сумке змеи. Она испугалась и побежала за братьями. Это произошло на самом деле. Ее братья помнили этот случай, и мать вспомнила, что ей об этом рассказывали.
Впоследствии в течение нескольких лет это переживание возвращалось к ней во сне, и, как говорили, ей снился кошмар. Наконец, выяснилось, что этот короткий сон был предвестником эпилептического припадка, который мог начаться в любое время дня и ночи. И иногда этот сон был единственной его причиной.
Во время операции под местной анестезией я наметил соматические сенсорные и моторные области для ориентации и применил стимулятор к височному участку коры головного мозга. «Подождите минутку, — прервала меня она, — и я вам скажу». Я снял электрод с коры. Помолчав, она произнесла: «Я видела, как кто-то идет ко мне, как будто он сейчас меня ударит». К тому же было видно, что ей вдруг стало страшно.
Стимуляция в другой точке заставила ее сказать: «Мне кажется, я слышу, как много людей кричат на меня». Трижды, с интервалами и без ее ведома, эту вторую точку снова стимулировали. И каждый раз подопытная прерывала наш разговор, так как слышала голоса братьев и матери. И каждый раз ей было страшно. Она не помнила, чтобы слышала эти голоса во время какого-либо из своих эпилептических припадков.
Таким образом, стимулирующий электрод напомнил ей о знакомом опыте, который предвещал каждый из ее привычных приступов. Но стимуляция в других точках напомнила ей о других переживаниях прошлого, а также вызвала эмоцию страха. Наше изумление было велико, так как мы произвели феномены, которые не были ни двигательными, ни сенсорными, и тем не менее ответы казались физиологическими, а не эпилептическими.
ebooksa