Василий Захарченко - Разговор с электрическим мозгом
Некоторые ученые считают, что забывание - явление даже полезное. Оно спасает мозг от перенасыщения. Но тем не менее емкость человеческого мозга буквально неисчерпаема.
Все попытки отыскать в мозгу участок, который заведует памятью, до сих пор были безуспешными. В чем же дело? Может быть, у мозга нет специального органа памяти или наша память имеет совершенно другую природу, чем, например, память машин?
Где же хранятся следы электрических импульсов, которые получают клетки мозга?
Хорошо известно, что нервные клетки, в отличие от всех других клеток нашего организма, лишены способности размножаться. Сколько их было при рождении, столько же остается их и при смерти человека. Следовательно, предположение, что память есть рождение какой-то новой клетки, отпадает.
Тогда была высказана теория электрического происхождения памяти. Может быть, мозг запоминает благодаря наведению устойчивых круговых токов между несколькими замкнутыми нервными клетками? Ведь клетки связаны между собой тонкими нитями. С электрической точки зрения, такое предположение имеет основание, тем более что в коре головного мозга действительно обнаружены биотоки. Однако и эта электрическая теория памяти довольно быстро оказалась несостоятельной: мозг потребляет энергии меньше 30 ватт. Как же может быть принята теория электрической памяти при такой скромной мощности? И затем, как в этом случае объяснить поразительную устойчивость памяти?
Человек некоторое время находился в состоянии клинической смерти. Так же как и сердцебиение, электрические импульсы в мозгу отсутствовали. И все-таки, вернувшись к жизни, человек вспоминает то, что он помнил до смерти.
Другой пример. У человека был сильный припадок эпилепсии - когда мозг потрясают вспышки хаотических электрических импульсов чрезвычайной силы. Казалось бы, такие импульсы должны разрушить устойчивые круговые токи памяти. Но после припадка мозг функционирует совершенно нормально. Значит, и эта теория должна быть отвергнута.
Недавно появилась совершенно новая, химическая теория памяти. Она пришла в основном с развитием генетики.
Как известно, чудесная способность живой клетки воссоздавать себе подобных по определенной программе никогда не нарушается. Одна-единственная клетка становится родоначальником живого существа, передавая ему все признаки родителей. Отец был левшой - таков и сын, у матери на щеке была родинка - эта родинка, возможно, передастся ребенку. Но, спросите вы, как же это может произойти? Ведь потомство рождается от одной-единственной половой клетки. Значит, в этой клетке и хранится тайна передачи признаков родителей детям.
В ядре клетки содержится вещество с очень трудным для произношения названием - дезоксирибонуклеиновая кислота, которую коротко называют ДНК. Именно в молекуле ДНК и записана инструкция, в каком порядке нужно присоединять друг к другу аминокислоты, чтобы клетка создавала именно те белки, какие составляют ее собственную сущность.
В каком виде записана эта необыкновенная инструкция? План построения живого организма как бы зашифрован в молекуле ДНК в виде так называемого генетического кода. Одно слово этого кода называется геном. Гены кек раз и несут ответственность за синтез белковых молекул.
Разгадка генетического кода, на грани которой находится сегодняшняя биологическая наука, открывает сказочные перспективы. Ведь этот код не что иное, как тайна шифров всего живого. Обладая этой тайной, мы сможем вмешиваться в запись природы и переделывать ее по своему желанию.
Когда мы задумываемся об удивительной компактности наследственной памяти, размещенной в одной клетке - родоначальнике будущего организма, мы с уважением думаем о природе. Как экономно сумела она разместить эту память: в самом маленьком объеме природа сосредоточила основные признаки наследственности. Может быть, именно наследственная память, зашифрованная в молекуле ДНК, и может стать для нас ключом расшифровки тайны человеческой памяти.
Кроме ДНК, в живой клетке имеется аналогичное вещество - РНК (рибонуклеиновая кислота). РНК, способствующая росту и размножению, является как бы передатчиком информации от ДНК.
Исследования показали, что в нервных клетках - клетках памяти - очень много РНК. Ученые предположили: если ДНК является носителем памяти наследственности, то не является ли РНК носителем обычной памяти? Процесс запоминания, безусловно, должен быть связан с изменением химической структуры РНК. Клетка получила электрический сигнал запоминания. Этот сигнал вызывает изменение в последовательности азотных соединений молекулы РНК и тем самым в структуре белков, которые синтезируются после запоминания. Вторичный сигнал воспоминания расшифровывает химическую запись памяти.
О том, что именно биохимические процессы происходят в клетках мозга при их возбуждении, говорят и микроскопические исследования. Изучая мозг обезьян под микроскопом, ученые держали одну группу животных под наркозом, другую в состоянии возбуждения. Было ясно видно, что в момент передачи возбуждения через отростки клетки к оболочке нервного волокна приближаются мелкие прозрачные пузырьки. Анализ показал, что в пузырьках содержится особс-э химическое вещество - передатчик возбуждения, своеобразный носитель памяти.
Ученые провели ряд опытов с крысами, которых заставляли пробираться через лабиринт. Затем подопытным животным ввели в кровь вещество, разрушающее состав РНК,- животные ориентировались значительно хуже. Это дает основание предполагать, что химическая теория памяти имеет под собой реальную основу. Есть и другое подтверждение.
В 1959 году был проведен совершенно необычный эксперимент по исследованию памяти червей планарий. У червей вырабатывали условную рефлекторную реакцию на световое воздействие. При резком освещении они сокращались. "Обученных" червей разрезали пополам, а как известно, они регенерируют свое тело - и через неделю каждая половинка червя приобрела голову или хвост. Снова провели опыт со светом - и снова оба новоявленных червя сокращались. Очевидно, по всему телу червя было распространено химическое вещество, связанное с памятью.
А может быть, память передается по наследству?
Это проверили на перелетных птицах, которые всегда возвращаются к месту своего рождения.
Яйца перелетных птиц были вывезены из Бельгии в Норвегию. Из них вылупились птенцы. Они окрепли и осенью улетели на юг. Куда же они вернутся? Если память наследственна, они вернутся в Бельгию - туда же, где проводят лето их предки. Если память благоприобретенная, они возвратятся в свое гнездо.
Весной птицы прилетели в Норвегию.
Подводя итоги, мы с некоторой уверенностью можем говорить о том, что память есть не что иное, как изменение химической структуры в живых нервных клетках под действием электрических токов. Причем разные импульсы будут вызывать различную структуру РНК. Таким образом, в одной клетке могут быть записаны и различные сообщения. Если теперь в эту клетку поступит новый электрический импульс, то произойдет обратный процесс химического разложения: клетка вновь придет в возбужденное состояние, которое мы называем воспоминанием.
Мы не можем утверждать, что высказанное предположение - неоспоримая истина. Многое еще неясно в процессе формирования человеческой памяти.
Как же создается память в машинах? Где она расположена, какие методы существуют для расширения машинной памяти и есть ли сходство между памятью мозга и памятью машины?
Современные кибернетические машины имеют самые различные методы запоминания. Наиболее простым из них является перфокарта. Это металлическая карточка, на которой в определенном порядке пробиты отверстия. Каждая дырочка и есть память.
Согласно этим отверстиям машина и будет "запоминать" цифры и данные, зафиксированные на карте. По тому же принципу действует перфолента, длина которой не ограничена и принцип действия ее тот же самый. Изобретение магнитной ленты, на которую нанесен тонкий слой вещества, способного намагничиваться, тоже послужило прекрасным средством для создания машинной памяти.
Думаю, что каждый из нас знаком с магнитофоном. Маленькие участки намагничивания, созданные на ленте, могут считываться, превращаясь в электрические колебания. А эти колебания с помощью динамика становятся звуком: музыкой, человеческим голосом и т. д. Машина записывает и считывает с магнитной ленты памяти все необходимые данные. Лента обладает исключительным преимуществом - с нее можно снять до 10000 цифр в секунду. В настоящее время имеются машины, включающие в себя до ста магнитофонов. Объем памяти в них - до миллиарда знаков. Чтобы понять, что это такое, сравним: во всех томах "Войны и мира" Л. Толстого всего лишь несколько миллионов знаков.
Существует также машинная память на магнитных барабанах. Принципиально она мало отличается от памяти на ленте. Это та же лента, но только очень широкая и замкнутая. Здесь цифры записываются по многим дорожкам - до 80. На одном барабане можно хранить до 30 000 чисел. Для того чтобы считывать цифры с барабана, его вращают с огромной скоростью - 12000 оборотов в минуту. За время одного оборота считываются и записываются все необходимые данные памяти. Это гораздо удобнее, чем запись на ленте, так как не требует выискивания нужных данных на протяжении многих сотен метров ленты.
