Уже первые исследователи мозга обратили внимание на структуру под названием гиппокамп, которая располагается в височной доле, в нескольких сантиметрах вглубь от височной кости. Во-первых, бросается в глаза форма этой структуры – гиппокамп напоминает морского конька, на латыни Hippocampus. Впервые это название употребил итальянский анатом Джулио Аранци в 1564 году. А еще раньше эту часть мозга называли cornu ammonis, то есть Аммонов рог – по имени египетского бога Аммона[7], которого изображали с изогнутыми рогами. Интерес к гиппокампу подогревался тем, что его находили в мозге всех млекопитающих – от самых примитивных до наиболее высокоразвитых. Это говорило о том, что гиппокамп выполняет какую-то очень важную, ключевую функцию.
Когда в конце XIX века ученые начали проводить эксперименты с окрашиванием тонких срезов мозга, то заметили, что нейроны и синапсы гиппокампа очень упорядочены и, можно сказать, красивы. Сначала идет слой клеток определенного типа, чьи отростки тянутся к еще одному слою клеток, а потом и к третьему. Эти три слоя получили название dentate gyrus, то есть зубчатая извилина, содержащая поля CA1 и CA3. Аббревиатура CA расшифровывается как cornu ammonis – так первоначально называли весь гиппокамп. Окрашивание нейронов показало, что гиппокамп имеет очень отчетливую структуру и обладает обширными связями с другими отделами мозга. Очевидно, это очень важно, но что именно это означало?
В 1953 году у ученых появились первые догадки.
В августе того же года один молодой мужчина оказался на операционном столе в американской клинике. Звали его Генри Густав Молисон, и нейробиологи всего мира знают его как «пациента HM»[8]. В возрасте 10 лет он начал страдать от эпилептических припадков. Болезнь могла спровоцировать незначительная травма головы, полученная им ранее при столкновении с велосипедистом, в результате которого он на пять минут потерял сознание. Но с тем же успехом недуг мог оказаться наследственным: некоторые родственники по отцовской линии тоже страдали от эпилепсии.
Когда Генри исполнилось 16 лет, у него стали случаться сильные припадки. Он мог упасть в обморок, обмочиться, прикусить язык, страдал от сильных судорог в руках и ногах. Несмотря на это, ему удалось окончить школу и устроиться на работу в автомастерской, а также на фабрику по изготовлению печатных машинок. Чтобы смягчить припадки, Генри принимал большие дозы противосудорожных препаратов, но вскоре пришлось бросить работу, а к 27 годам ситуация усугубилась настолько, что он и его родители были готовы на хирургическое вмешательство.
Многим пациентам с эпилепсией помогало удаление небольших областей мозга, в которых локализовались очаги эпилепсии. В случае Генри Молисона, однако, врачам не удалось достаточно точно установить область, подлежащую резекции, даже после целого ряда тестов с закрепленными на голове электродами. Поэтому нейрохирург Уильям Бикер Сковилл предложил экспериментальную операцию, которая ранее применялась только у пациентов, страдавших серьезными психическими заболеваниями, к примеру шизофренией. Он предложил удалить фрагменты медиальных височных отделов обоих полушарий мозга. У значительной части пациентов очаги эпилепсии локализовались именно там, поэтому предполагалось, что операция даст Генри шанс на лучшую жизнь.
Конечно, в результате пациент лишался обоих гиппокампов, но на тот момент не было оснований предполагать, что без них ему не обойтись. О функциях гиппокампа было известно еще очень мало. Один британский исследователь описал всю сумму знаний о гиппокампе следующими словами: «Самое поразительное в гиппокампе – анатомическая элегантность его структуры, подробно изученная в последние годы. Это разительно контрастирует с тем, как мало мы понимаем о назначении этой элегантности»[9].
Впрочем, кое-какие предположения имелись. В 1888 году два физиолога, работавшие в Лондонском университете, Браун и Шэфер, предприняли попытку определить функции различных фрагментов височной доли с помощью экспериментов над бенгальскими макаками. Одной из обезьян, крупной и активной, они полностью удалили обе височные доли, включая и гиппокамп. В результате резекции сенсорные способности обезьяны, судя по всему, не пострадали, однако исследователи обратили внимание на одну необычную деталь. Обезьяна очень внимательно рассматривала различные предметы, других обезьян, а также людей, даже если видела их всего несколько минут назад, «как будто напрочь забывала о своих недавних экспериментах»[10]. А в 1890 году Бехтерев описал пациента, имевшего значительные проблемы с памятью. После смерти пациента было проведено вскрытие, выявившее повреждения мозговой ткани в области височных долей, в том числе и в гиппокампе[11]. Однако тогда описанные случаи не получили широкой огласки в научных кругах, и о них знали очень и очень немногие психологи и нейрохирурги.
Во вторник, 25 августа 1953 года, Генри Молисон в полном сознании лежал на операционном столе и беседовал со Сковиллом и вспомогательным медицинским персоналом, собравшимся вокруг него[12]. Ему сделали местную анестезию на область лба, где хирург наметил точку входа. В самом мозге болевых рецепторов нет, поэтому полный наркоз не требовался. Как только местный наркоз подействовал, доктор Сковилл сделал надрез вдоль морщины на лбу Молисона и оттянул кожу в сторону, открывая кость. Затем Сковилл пробурил в черепе прямо над бровью два отверстия и удалил круглые кусочки кости, обнажив мозг.
Теперь настало время для последней попытки выяснить, где локализуются эпилептические припадки пациента. Хирург разместил электроды прямо на мозговой ткани, однако и в этот раз ему не удалось выяснить, где «живет» недуг. Поэтому Сковилл продолжил запланированную обширную резекцию. Он разрезал твердую мозговую оболочку, и под ней показался сам мозг, пульсировавший в такт дыханию и биению сердца пациента. Сковилл ввел сквозь одно из отверстий длинный нейрохирургический шпатель и приподнял лобную долю. Одновременно весь остальной мозг слегка опустился в полости черепа, открыв дополнительное пространство для маневра. Ему была видна передняя часть гиппокампа. Сковилл ввел в отверстие еще один инструмент, с помощью которого стал отсасывать фрагменты мягкой мозговой ткани. Кусочек за кусочком он удалил примерно половину гиппокампа и прилегающие к нему области коры. Затем он повторил те же действия с другой стороны.
Вскоре после операции стало очевидно, что она произвела совершенно неожиданное и крайне нежелательное воздействие на молодого пациента. Генри Молисон перестал узнавать медицинский персонал, не мог самостоятельно отыскать дорогу в туалет и, похоже, не помнил ничего из происходившего с ним в больнице. Сохранились, по всей видимости, только детские воспоминания. Все остальное он проживал как в первый раз.
Этот поразительный эффект убедил многих ученых в том, что гиппокамп играет важную роль в функционировании человеческой памяти[13]. Тем не менее случай Генри Молисона не стал решающим доказательством, в частности из-за того, что, помимо самого гиппокампа, ему удалили и другие области височной доли – фрагменты коры больших полушарий вокруг него и миндалевидное тело. А следовательно, за неспособность Молисона формировать новые воспоминания могла отвечать любая из удаленных областей.
После той операции по всему миру прокатилась волна интереса к исследованиям гиппокампа. И поскольку ставить эксперименты над людьми было невозможно, ученые искали способы изучать память животных. Но как узнать, что животное что-то помнит, если оно не может об этом рассказать? Оказалось, что идеальным материалом для исследования роли гиппокампа в обучении и памяти является естественная способность крыс ориентироваться в лабиринте. Хоть крысы и не могли рассказать ученым, что они запомнили, можно было легко и просто выяснить это, отмечая время, за которое грызуны добирались до определенного места в лабиринте.
Тем не менее психологам было еще очень далеко до понимания, какие процессы происходят в человеческом мозге, когда образуются новые воспоминания или когда человек усваивает новые знания. Вся надежда была на то, что удастся поймать мозг млекопитающего «с поличным» и зафиксировать физическую активность нейронов в момент обучения.